本發(fā)明涉及在機測量技術(shù)，具體為一種基于臺階面測量的工件位置補償方法。

背景技術(shù)：

1、在機械加工領(lǐng)域，大部分情況下，加工前均需要對工件位置進行找正，以確定工件的實際裝夾位置以及與理論位置的偏差，以進行調(diào)整，保證加工的精度。

2、在機測量技術(shù)是一種在機床上，聯(lián)合測頭，實現(xiàn)工件自動檢測的技術(shù)。其可對工件進行實時補償，可以避免人工反復找正和重新調(diào)整工件位置，通過補償加工路徑，在工件裝夾和理論位置存在偏差的情況下，依然可以對工件進行精確加工，提高加工效率和產(chǎn)品良率。

3、在機測量自動找正的過程中，需要找到幾個基準元素，可以定義工件在六自由度上的偏差基準，通過這幾個基準的測量，得到工件位置偏差值，對工件進行自動找正。

4、現(xiàn)場某些工件中，若可進行找正的特征是一組相互平行、但是單個面積都相對較小的平面，單單通過一個較小平面的測量，無法準確反映工件在此位置和方向上的特性，主要原因在于：

5、1、小平面能布置的測量點個數(shù)有限。

6、2、小平面對于單個測量點偏差的反映更加敏感。

7、對于小平面的定義，并沒有具體的數(shù)值范圍，需要現(xiàn)場根據(jù)實際應用需求判斷，并進行具體方案的制定。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的問題，提供一種基于臺階面測量的工件位置補償方法，可測量高度不相同的平行平面上的測量點，通過測量點平移，構(gòu)建單一平面特征，并通過此平面特征聯(lián)合其它基本元素計算工件位置補償值。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案包括以下步驟：

3、1）創(chuàng)建臺階面測量元素，規(guī)劃理論測量點。

4、測量點個數(shù)為 n，；

5、1.1）生成的每個測量點信息包括探測位置和探測方向。

6、1.2）不重合測量點的最小個數(shù)為3。測量點可以分布在多個平行平面上，每個平行平面上的測量點個數(shù)為1~n個均可。

7、1.3）臺階面上所有測量點的探測方向必須互相平行。

8、2）根據(jù)理論測量點，計算臺階面的理論特征，包括面上點和方向。

9、首先需要確定基準測量點，基準測量點的可以任選，可以為但不限于第一個理論測量點。通過基準測量點的位置和基準點的探測方向以確定理論基準平面，面上點為，法向為，反向亦可。

10、將除基準測量點之外臺階面上所有的測量點平移到理論基準平面上，應用平移后的測量點進行臺階平面的理論值計算，最后需要通過第一個測量點的探測方向校正一下平面法向，保證擬合后的平面的法向始終指向材料外側(cè)，以符合實際的工程需求。由于此時應用的測量點均是理論值，所以擬合出來的平面和理論基準平面相同。

11、3）選擇工件上合適的理論幾何元素，聯(lián)合臺階面，構(gòu)建理論工件位置坐標系；

12、可構(gòu)建坐標系的元素組合類型很多，比如兩個平面+臺階面，臺階面+直線+圓等，此處不一一列舉。構(gòu)建坐標系的過程中，臺階面的處理方式和一般的平面元素相同。

13、4）應用在機測量技術(shù)，在機床端通過測頭探測，獲得臺階面在工件上對應的實際點

14、。

15、5）根據(jù)臺階面實際測量點，計算臺階面的實際特征，包括面上點和方向。

16、首先需要對除了基準點實測值之外的所有點的實測值進行平移。比如某一點的實測值為?，則此點對應的理論值??，其理論值在理論基準平面上的投影點為，計算平移距離和方向：

17、

18、

19、將沿著方向平移距離，得到平移后的點。

20、所有實測點均按照上述方法平移后，應用平移后的點擬合平面，平面法向保證和基準點探測方向的反向夾角為銳角，獲得臺階面的實際特性：面上點為，法向為。

21、6）應用在機測量技術(shù)，獲得用于構(gòu)建工件位置補償?shù)钠渌鼛缀卧氐膶嶋H特征，聯(lián)合臺階面實際特性，建立實際工件位置坐標系。

22、7）根據(jù)理論坐標系和實際坐標系，反算機床系統(tǒng)可用的工件位置平移量、旋轉(zhuǎn)量，進行工件位置補償。

23、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明方法適用于對存在多個相互平行的小平面的工件進行工件位置補償，臺階面綜合了多個平行平面的特征，使得計算結(jié)果更加符合現(xiàn)場應用需求。本發(fā)明提供了一種特定工況下的工件找正方案，提高了工件位置補償?shù)挠嬎憔龋兄诂F(xiàn)場的加工精度和加工效率的提升。

技術(shù)特征：

1.基于臺階面測量的工件位置補償方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于臺階面測量的工件位置補償方法，其特征在于：所述步驟1），創(chuàng)建測量點過程中，測量點可以分別布置在多個相互平行的平面上。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于臺階面測量的工件位置補償方法，其特征在于：每個平面上的測量點個數(shù)可以為1~n。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于臺階面測量的工件位置補償方法，其特征在于：所述步驟2），將除基準測量點之外臺階面上所有的理論測量點平移到理論基準平面上，通過平移后的點進行臺階平面的理論值計算，基準點可以為但不限于第一個理論測量點，基準點與其探測方向共同確定理論基準平面。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于臺階面測量的工件位置補償方法，其特征在于：所述步驟5），臺階面的實際特征計算，需要將測量點的實測值進行平移，平移距離為測量點理論位置到理論基準平面之間的距離，平移方向為由測量點的理論位置指向其在理論基準平面上投影點的向量。

技術(shù)總結(jié)
基于臺階面測量的工件位置補償方法，包括以下步驟：1）創(chuàng)建臺階面測量元素，規(guī)劃理論測量點。2）根據(jù)理論測量點，計算臺階面的理論特征，包括面上點和方向。3）選擇工件上合適的理論幾何元素，聯(lián)合臺階面，構(gòu)建理論坐標系。4）應用在機測量技術(shù)獲得工件上對應的實際點。5）根據(jù)臺階面實際測量點，計算臺階面的實際特征，包括面上點和方向。6）應用在機測量技術(shù)，獲得其它元素的實際特征，聯(lián)合臺階面實際特性，構(gòu)建實際坐標系。7）根據(jù)理論坐標系和實際坐標系，反算機床系統(tǒng)可用的工件平移量、旋轉(zhuǎn)量，進行工件位置補償。本發(fā)明提供了一種新的工件找正方案，提高了工件位置補償?shù)挠嬎憔?，進而提升了現(xiàn)場的加工效率和加工精度。

技術(shù)研發(fā)人員：劉軍,冉偉亮,周小龍,孫輝,董競哲
受保護的技術(shù)使用者：西安精雕軟件科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10