基于三坐标测量臂的大尺寸模板精度测量

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1、９８工具技术基于三坐标测量臂的大尺寸模板精度测量翁剑成，谢煌生，刘亚丹，刘周林，邹锐锐龙岩学院摘要：本文重点研究工件尺寸大于其测量范围的零件测量方法，巧妙应用蛙跳算法实现了大尺寸凹凸模定位销、型腔孔柱定位尺寸及各型腔孔柱圆柱度、分形面的平面度等精度的综合测量。通过对凹凸模的测量结果进行形状和重合精度对比表明：凹凸模的定位销直径一致性较高，凹模的型腔孔直径较凸模柱的直径均匀，部分孔柱的重合精度较差，对中性最大偏差达到３．０３９ｍｍ。因此，需要改善该凸模的加工方法和夹具定位设计方案，提高其与凹模的重合精度。关键词

2、：三坐标测量臂；大尺寸模板；精度测量；蛙跳中图分类号：ＴＧ８７３；ＴＨ１２４文献标志码：ＡＰｒｅｃｉｓｉｏｎＭｅａｓｕｒｉｎｇｏｆＬａｒｇｅＳｉｚｅＴｅｍｐｌａｔｅＢａｓｅｄｏｎＣｏｏｒｄｉｎａｔｅＭｅａｓｕｒｉｎｇＡｒｍＷｅｎｇＪｉａｎｃｈｅｎｇ，ＸｉｅＨｕａｎｇｓｈｅｎｇ，ＬｉｕＹａｄａｎ，ＬｉｕＺｈｏｕｌｉｎ，ＺｏｕＲｕｉｒｕｉＡｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｍｅａｓｕｒｉｎｇｍｅｔｈｏｄｏｆａｗｏｒｋｐｉｅｃｅｗｈｉｃｈｔｈｅｓｉｚｅｉｓｇｒｅａｔｅｒｔｈａｎｔｈｅＦＡＲＯＣＭＭａｒｍｍｅａｓｕｒｉｎｇｒａ

3、ｎｇｅｗａｓｓｔｕｄｉｅｄ，ａｎｄｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｆｏｒｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇｓｉｚｅｏｆｌｏｃａｔｉｎｇｐｉｎａｎｄｃａｖｉｔｙｈｏｌｅｉｎａｌａｒｇｅｓｉｚｅｄｃｏｎｃａｖｅａｎｄｃｏｎｖｅｘｍｏｌｄｂｙｕｓｉｎｇｌｅａｐｆｒｏｇａｌｇｏｒｉｔｈｍａｎｄｆｏｒｔｈｅｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌｏｆｅａｃｈｃｏｌｕｍｎａｎｄｆｌａｔｎｅｓｓｏｎｔｈｅｆｒａｃｔａｌｓｕｒｆａｃｅｗａｓａｃｈｉｅｖｅｄ．Ｔｈｅｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｓｈａｐｅａｎｄｏｖｅｒｌａｙａｃｃｕｒａｃｙｉｎｔｈｅ

4、ｃｏｎｃａｖｅｍｏｌｄｔｏｃｏｎｖｅｘｍｏｌｄｗａｓｍａｄｅ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｄｉａｍｅｔｅｒｏｆｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇｐｉｎｉｎｔｈｅｃｏｎｃａｖｅａｎｄｃｏｎｖｅｘｍｏｌｄｈａｄｈｉｇｈｃｏｎｓｉｓｔｅｎｃｙ，ｔｈｅｈｏｌｅｄｉａｍｅｔｅｒｈａｓｍｏｒｅｕｎｉｆｏｒｍｉｎｔｈｅｃｏｎｃａｖｅｍｏｌｄｔｈａｎｔｈｅｃｏｎｖｅｘｍｏｌｄ，ｂｕｔｓｏｍｅｏｆｔｈｅｏｖｅｒｌａｙａｃｃｕｒａｃｙｗａｓｐｏｏｒ，ｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｄｅｖｉａｔｉｏｎｒｅａｃｈｅｄ３．０３９ｍｍ．Ｔｈ

5、ｅｒｅｆｏｒｅ，ｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｍｅｔｈｏｄａｎｄｆｉｘｔｕｒｅｄｅｓｉｇｎｏｆｃｏｎｃａｖｅｍｏｌｄｎｅｅｄｔｏｂｅｉｍｐｒｏｖｅｄｔｏｅｎｈａｎｃｅｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙｏｆｉｔｓｃｏｉｎｃｉｄｅｎｃｅｗｉｔｈｔｈｅｃｏｎｖｅｘｍｏｌｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＣＭＭａｒｍ；ｌａｒｇｅｓｉｚｅｔｅｍｐｌａｔｅ；ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔａｃｃｕｒａｃｙ；ｌｅａｐｆｒｏｇ关节、三个摆动关节、三个测量臂、五个轴角编码器!引言［３］和一个接触测头组成，如图１所示。测量系统包随着工业生产自动化程度的日益提高，

6、产品的含有活动坐标系和固定坐标系两种，其中活动坐标可靠性和质量要求有测量效率高和精度高的检测手系为极坐标系，以每个关节的回转中心为极点，而活段与之匹配。三坐标测量臂具有结构简单、成本低、动臂两端关节回转中心为极径，回转角即极角由圆应用方便、测量速度快、实时性强以及测量准确度高光栅传感器测量。固定坐标系以测量系统底座中心等优点，已广泛应用于航空航天、机械制造、机器人、为坐标原点，以底座某个表面为ＸＯＹ平面，以底座［１，２］汽车检测及医学等测量领域，可进行零件的尺表面垂线为Ｚ轴方向的直角坐标系０ＸＹＺ。当测头寸、

7、形状及相互位置的检测。与被测工件接触时，数据采集系统采集５个角度编文中借助ＦＡＲＯ高精密接触式三坐标测量臂码器信号并传给ＰＣ机，根据所建立的数学模型进ＦＡＲＯ，根据蛙跳法原理，设计了蛙跳板，实现了超出行坐标变换，计算出被测空间点的三维直角坐标。测量范围的２个销钉定位尺寸、６个型孔定位尺寸及各型孔圆柱度、模板分形面平面度等的车桥模板测量，试验了产品的制造精度。"三坐标测量臂工作原理柔性三坐标测量系统主要由测量臂基座（包括图１柔性三坐标测量臂模型固定基座和移动基座）、六个活动关节即三个转动#蛙跳法及坐标变换基金项

8、目：龙岩市先进机械设计制造公共服务平台建设资助项目（２０１２ＬＹ０１）当被测零部件尺寸大于三坐标测量系统测量范收稿日期：２０１６年３月２０１６年第５０卷Ｎｏ．９９９围时，需要采用“接力式”测量方法，即所谓的蛙跳，分型面（见图５）。新老坐标系之间的数据转换关系通过三个蛙跳球的［５］定位确定。蛙跳法测量工作原理见图２。将三个蛙跳球放在光笔转动和移动后都可以测量的范围内，并保持蛙跳球的位置固定不动，分别测