一种用于三坐标测量机测头选择的方法

摘要

本发明公开了一种用于三坐标测量机测头选择的方法，依次进行划分测量数据、确定测头直径和测针长度、初步确定测量角度并合并测量角度、提取测头相同的测量点位放置在同一个测量文件中；在测量文件中，将测量点位以最短路径原则进行排序完成局部路径规划；将不同测量文件中的头尾测量点位以距离最短为原则进行串联完成排序，以确保测头行走的路径最短。本发明能够实现测头直径、测针大小和测量角度的合理选择，保证测量信号的有效获取，根据测头特性完成测量路径的规划，确保零件测量的精度与效率，具有较好的实用性。

权利要求

1.一种用于三坐标测量机测头选择的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：划分测量数据：将待测零件相同特征的测量数据放在同一个数据文件中；

步骤2：确定测头直径和测针长度：在数据文件中，在三坐标测量机可选择标准范围之内，以球大杆长为原则确定测头直径和测针长度；

步骤3：初步确定测量角度并合并测量角度：由测量点位的法失方向初步确定测头的触测方向，以不触碰待测零件为原则初步确定测头偏转角度范围；然后以不碰撞零件及工装原则为基准将初步确定的多个测头偏转角度范围进行合并取交集，确定测量角度；

步骤4：提取测头大小、测针长度、测量角度相同的测量点位，并放置在同一个测量文件中，以形成多个以测头规格为特征的测量文件；

步骤5：在测量文件中，将测量点位以最短路径原则进行排序完成局部路径规划；将不同测量文件中的头尾测量点位以距离最短为原则进行串联完成排序，以确保测头行走的路径最短；

所述步骤5中若存在多个并列的局部最短路径，则会相应生成多个全局路径；多个全局路径以路径大小排序，选取路径最短的一个作为最终全局路径。

2.根据权利要求1所述的一种用于三坐标测量机测头选择的方法，其特征在于，所述步骤2中，选择测头直径最大的测头确定测头直径，以提高测头的早触发性；选择最长测针确定测针长度，以增加测针对待测零件的可测量特征。

3.根据权利要求1所述的一种用于三坐标测量机测头选择的方法，其特征在于，在步骤

3中确定的测量角度中确定测头偏转角度，以保证在同一个测头角度下对待测零件几何特征进行检测。

说明书

一种用于三坐标测量机测头选择的方法

技术领域

[0001] 本发明属于三坐标测量的技术领域，具体涉及一种用于三坐标测量机测头选择的方法。

背景技术

[0002] 三坐标测量机以其高精度、高效率、可集成等诸多特性被广泛应用于机械制造、航空航天等领域，是自动化生产中实现质量控制的主导检测设备。随着智能制造的发展，数控
机床的加工效率越来越高，越来越多复杂形状零件需快速、可靠地完成检测论证。因此，对
三坐标测量机提出了更高的速度和精度要求，如何确保三坐标测量机在高速状态下仍能实
现高精度测量是我们面临的首要问题。

[0003] 三坐标测量机是通过测头来探测获取信号，测量机的功能、效率及精度均与测头密切相关，不同的零件需要选择不同功能的测头进行测量。其中测头包含测头直径的大小、
测针长度及测量角度三个方面。若测头选择不合理，将会导致测力模块的脱落、测头无法正
常使用获取有效信号、影响测量精度、缩短测头的使用寿命等无法预知的结果。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供一种用于三坐标测量机测头选择的方法，旨在解决上述问题。发明能够实现测头直径、测针大小和测量角度的合理选择，保证测量信号的有效获取，
根据测头特性完成测量路径的规划，确保零件测量的精度与效率。

[0005] 本发明主要通过以下技术方案实现：

[0006] 一种用于三坐标测量机测头选择的方法，包括如下步骤：

[0007] 步骤1：划分测量数据：将待测零件相同特征的测量数据放在同一个数据文件中；

[0008] 步骤2：确定测头直径和测针长度：在数据文件中，在三坐标测量机可选择标准范围之内，以球大杆长为原则确定测头直径和测针长度；

[0009] 步骤3：初步确定测量角度并合并测量角度：由测量点位的法失方向初步确定测头的触测方向，以不触碰待测零件为原则初步确定测头偏转角度范围；然后进一步以不碰撞
零件及工装原则为基准将初步确定的多个测头偏转角度范围进行合并取交集，确定测量角
度；

[0010] 步骤4：提取测头大小、测针长度、测量角度相同的测量点位，并放置在同一个测量文件中，以形成多个以侧头规格为特征的测量文件。

[0011] 对比与依靠人工经验的测量模式，为提高测量机测量效率，保证测量结果。使测量机在尽可能少的测头类型和测头角度方向中，尽可能多地测量零件几何特征，本发明提供
的方法制定了测头的选择标准，明确了测量过程中的测头直径、测针长度以及测量角度。

[0012] 为了更好地实现本发明，进一步地，所述步骤2中，选择测头直径最大的测头确定侧头直径，以提高测头的早触发性；选择最长测针确定测针长度，以增加测针对待测零件的
可测量特征。

[0013] 为了更好地实现本发明，进一步地，在步骤3中确定的测量角度中确定测头偏转角度，以保证在同一个测头角度下对待测零件几何特征进行检测。使测量机在尽可能少的测
头类型和测头角度方向中，尽可能多地测量零件几何特征。

[0014] 为了更好地实现本发明，进一步地，还包括以下步骤：

[0015] 步骤5：在测量文件中，将测量点位以最短路径原则进行排序完成局部路径规划；将不同测量文件中的头尾测量点位以距离最短为原则进行串联完成排序，以确保测头行走
的路径最短。

[0016] 为了更好地实现本发明，进一步地，所述步骤5中若存在多个并列的局部最短路径，则会相应生成多个全局路径；多个全局路径以路径大小排序，选取路径最短的一个作为
最终全局路径。虽然多个并列最短路径的路径长度相同，但是并列的最短路径的起点和终
点各不相同，进而串联后的总路径不同，这就造成生成多个长短不同的全局路径，需要进一
步的按照路径最短原则排序得到最优的全局路径。

[0017] 本发明的有益效果是：

[0018] （1）本发明能够实现测头直径、测针大小和测量角度的合理选择，保证测量信号的有效获取，根据测头特性完成测量路径的规划，确保零件测量的精度与效率；

[0019] （2）本发明制定了测头的选择标准，明确了测量过程中的测头直径、测针长度以及测量角度。本发明在使用不同测头的测量点位间设计了全局路径规划，并在使用相同测针
的测量点位中设计了局部路径规划；本发明实现了三坐标测量机测头的合理选择，完成了
测量路径的有效规划，避免了多次更换测量角度，缩短了测量时间，保证了测量的高效性。

附图说明

[0020] 图1为本发明的测头选择流程图；

[0021] 图2为测量触测方向及测头可偏转角度范围示意图；

[0022] 图3为测量角度的合并原理示意图。

具体实施方式

[0023] 实施例1：

[0024] 一种用于三坐标测量机测头选择的方法，如图1‑图3所示，包括如下步骤：

[0025] 步骤1：划分测量数据：将待测零件相同特征的测量数据放在同一个数据文件中；

[0026] 步骤2：确定测头直径和测针长度：在数据文件中，在三坐标测量机可选择标准范围之内，以球大杆长为原则确定测头直径和测针长度；

[0027] 步骤3：初步确定测量角度并合并测量角度：如图2所示，由测量点位的法失方向初步确定测头的触测方向，以不触碰待测零件为原则初步确定测头偏转角度范围；如图3所
示，然后进一步以不碰撞零件及工装原则为基准将初步确定的多个测头偏转角度范围进行
合并取交集，确定测量角度；

[0028] 步骤4：提取测头大小、测针长度、测量角度相同的测量点位，并放置在同一个测量文件中，以形成多个以侧头规格为特征的测量文件。

[0029] 所述步骤3的设置，与依靠人工经验的测量模式对比，提高了测量机测量效率，保证了测量结果。本发明使测量机在尽可能少的测头类型和测头角度方向中，尽可能多地测
量零件几何特征。本发明制定了测头的选择标准，明确了测量过程中的测头直径、测针长度
以及测量角度。本发明能够实现测头直径、测针大小和测量角度的合理选择，保证测量信号
的有效获取，根据测头特性完成测量路径的规划，确保零件测量的精度与效率。

[0030] 实施例2：

[0031] 本实施例是在实施例1的基础上进行优化，所述步骤2中，选择测头直径最大的测头确定侧头直径，以提高测头的早触发性；选择最长测针确定测针长度，以增加测针对待测
零件的可测量特征。

[0032] 进一步地，在步骤3中确定的测量角度中确定测头偏转角度，以保证在同一个测头角度下对待测零件几何特征进行检测。本实施例克服了测头选择不合理，将会导致测力模
块的脱落、测头无法正常使用获取有效信号、影响测量精度、缩短测头的使用寿命等无法预
知的技术问题。

[0033] 本实施例的其他部分与上述实施例1相同，故不再赘述。

[0034] 实施例3：

[0035] 一种用于三坐标测量机测头选择的方法，如图1所示，包括以下步骤：

[0036] 步骤1：划分测量数据：将待测零件相同特征的测量数据放在同一个数据文件中；

[0037] 步骤2：确定测头直径和测针长度：在数据文件中，在三坐标测量机可选择标准范围之内，以球大杆长为原则确定测头直径和测针长度；

[0038] 步骤3：初步确定测量角度并合并测量角度：如图2所示，由测量点位的法失方向初步确定测头的触测方向，以不触碰待测零件为原则初步确定测头偏转角度范围；如图3所
示，然后进一步以不碰撞零件及工装原则为基准将初步确定的多个测头偏转角度范围进行
合并取交集，确定测量角度；

[0039] 步骤4：提取测头大小、测针长度、测量角度相同的测量点位，并放置在同一个测量文件中，以形成多个以侧头规格为特征的测量文件；

[0040] 步骤5：在测量文件中，将测量点位以最短路径原则进行排序完成局部路径规划；将不同测量文件中的头尾测量点位以距离最短为原则进行串联完成排序，以确保测头行走
的路径最短。本实施例完成了测量路径的有效规划，避免了多次更换测量角度，缩短了测量
时间，保证了测量的高效性。

[0041] 本发明制定了测头的选择标准，明确了测量过程中的测头直径、测针长度以及测量角度。本发明在使用不同测头的测量点位间设计了全局路径规划，并在使用相同测针的
测量点位中设计了局部路径规划；本发明实现了三坐标测量机测头的合理选择，完成了测
量路径的有效规划，避免了多次更换测量角度，缩短了测量时间，保证了测量的高效性。

[0042] 实施例4：

[0043] 本实施例是在实施例3的基础上进行优化，所述步骤5中若存在多个并列的局部最短路径，则会相应生成多个全局路径。虽然多个并列最短路径的路径长度相同，但是并列的
最短路径的起点和终点各不相同，进而串联后的总路径不同，这就造成生成多个长短不同
的全局路径，需要进一步的按照路径最短原则排序得到最优的全局路径。

[0044] 本实施例的其他部分与上述实施例3相同，故不再赘述。

[0045] 实施例5：

[0046] 一种用于三坐标测量机测头选择的方法，如图1‑图3所示，包括如下步骤：

[0047] 步骤一、划分测量数据。测量数据的划分影响测量过程中测头及测头角度更换的次数以及测量路径的长短。若频繁更换测头或测头角度不仅耗时，还会影响测量精度和测
头的使用寿命，因此在保证精度的前提下，要尽可能减少测头的更换及测头角度的变换。本
专利在零件测量前根据零件特征完成测量数据的划分，将相同特征的测量数据放在同一个
文件中，便于确定测头规格。

[0048] 步骤二、确定测头直径和测针长度。零件测量需根据待测零件特征的可触测性选择测头规格。测头规格的合理性是保证测量过程中的精度和效率的基本条件。本专利以“球
大杆长”为原则确定测头直径和测针长度，即在三坐标测量机可选择标准范围之内，选择测
头直径最大的测头提高测头的早触发性，选择最长测针增加测针对待测零件的可测量特
征。

[0049] 步骤三、初步确定测量角度。三坐标测量机是通过测头触测待测零件，并获取测量点位的位置信息。因此需要有合理的测量角度即测头偏转角度和触测方向，以防测头与零
件或工装夹具的碰撞，避免测头损坏或测量误差。如图2所示，以测量点位的法失方向为触
测方向，以不触碰待测零件为原则可以确定测头偏转范围，得到最大偏转角度和最小偏转
角度，在测头偏转范围内的任意角度，测头都可完成当前几何特征的测量且不影响测量精
度。

[0050] 步骤四、合并测量角度。测量角度的合并可减少测头旋转的次数，减少测量时间。如图3所示，以不碰撞零件及工装夹具原则为基准将初步确定的测量角度进行合并，减少测
量角度。即在多个测头偏转角度范围内确定一个测头偏转角度，其可以保证在同一个测头
角度下尽可能多的对待测零件几何特征进行检测，提高测量效率。

[0051] 步骤五、提取相同测头的测量点位，即相同测头大小、测针长度、测量角度相同的测量点位。将相同测头的测量点位放置在同一个文件，形成多个以测头规格为特征的测量
文件，确保使用相同测头类型的待测零件几何特征优先集中测量。

[0052] 步骤六、路径规划。路径规划是将待测点位的测量顺序进行组合优化的过程。本专利中以最短路径为原则，即各个待测几何特征间的距离最短。首先，将相同测头间的测量点
位（即相同测量文件中）以路径大小进行排序完成局部路径规划；其次，进行全局路径规划
将不同测头间（即不同测量文件中）的头尾测量点位以距离最短为原则进行串联完成排序，
确保测头行走的路径接近最短。

[0053] 步骤七、零件测量。以上述测量顺序完成零件测量，并出具测量报告。

[0054] 本发明制定了测头的选择标准，明确了测量过程中的测头直径、测针长度以及测量角度。本发明在使用不同测头的测量点位间设计了全局路径规划，并在使用相同测针的
测量点位中设计了局部路径规划；本发明实现了三坐标测量机测头的合理选择，完成了测
量路径的有效规划，避免了多次更换测量角度，缩短了测量时间，保证了测量的高效性。

[0055] 以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护
范围之内。