一种利用三坐标测量机检测轮廓线的方法与流程

本发明涉及三坐标测量机检测技术领域，具体地说，涉及一种利用三坐标测量机检测轮廓线的方法。

背景技术：

三坐标测量机是一种自动检测产品三维尺寸的设备，自六十年代中期第一台三坐标测量机问世以来，随着计算机技术的进步以及电子控制系统、检测技术的发展，为三坐标测量机向高精度、高速度方向发展提供了强有力的技术支持。三坐标测量机可以代替多种表面测量工具及昂贵的组合量规，并把复杂的测量任务所需时间从小时减到分钟，已经成为现阶段测量和获得尺寸数据的最有效的方法之一，在机械、电子、仪表、塑胶等行业得到了广泛使用。

三坐标测量机的功能是快速准确地评价尺寸数据，为操作者提供关于生产过程状况的有用信息，这与所有的手动测量设备有很大的区别。将被测物体置于三坐标测量空间，可获得被测物体上各测点的坐标位置，根据这些点的空间坐标值，可以检测直径、角度、距离等，进而经过计算求出被测物体的几何尺寸、形状和位置。

然而，当被测物体具有半径在不断变化的轮廓线需要检测时，现有的三坐标测量软件并没有专门测量轮廓线的功能，如果采用测量直径的方法会造成较大的测量误差，因此，现有的三坐标测量软件达不到检测半径在不断变化的轮廓线的要求。

cn102980532a公开了一种采用三坐标测量仪拼接测量大口径非球面面形的方法，所述测量方法包括：对被检测大口径非球面的尺寸进行划分，相邻子孔径有四分之一的区域为重合区域；采用三坐标测量仪测量第一子孔径区域的数据，并在重叠区域贴上三个靶标，采用三坐标测量仪测定靶标的数据；调整被检测大口径非球面的位置，采用三坐标测量仪再次测定三个靶标的数据；移去三个靶标，获得第二子孔径区域的面形数据；采用迭代算法进行两孔径的基准统一，求解拼接因子，如果有多个子孔径，采用两两拼接的方法实现对大口径非球面面形的检测。所述测量方法虽然解决了现有技术对大口径非球面的检测无法采用三坐标测量仪实现检测的问题，但是测量方法复杂，也无法用于检测轮廓线。

cn104197823a公开了一种射频四极场电极极头三维空间曲面的测量方法，所述测量方法主要包括：对rfq电极建立三维空间数学模型，将数学模型导入到测量软件中编制测量程序，将rfq电极放到三坐标测量机，先手动找正，之后利用程序找正，编制测量程序，利用扫描测头测量rfq电极极头曲线，测量极头曲线最高点，采用矢量点的方法测量极头曲面点。所述测量方法虽然可以完成对复杂三维空间曲面的测量，但是测量方法过于复杂，不易推广实施。

综上所述，亟需开发一种行之有效的利用三坐标测量机检测轮廓线的方法。

技术实现要素：

鉴于现有技术中存在的问题，本发明提出一种利用三坐标测量机检测轮廓线的方法，所述检测轮廓线的方法包括如下步骤：(1)固定三坐标测量机的一个坐标为定值，测定待检测轮廓线上若干点在另外两个坐标下的坐标值；利用制图软件确定标准品轮廓线的上限轮廓线和下限轮廓线上若干点分别对应的坐标值，进而得到了所述待检测轮廓线的合格区间；(2)根据步骤(1)得到的所述待检测轮廓线的坐标值和所述合格区间，利用数据处理软件来判断所述待检测轮廓线是否合格。所述检测轮廓线的方法不仅可以精确有效地检测半径在不断变化的轮廓线，还可以节约时间，不增加额外成本。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的目的在于提供一种利用三坐标测量机检测轮廓线的方法，所述检测轮廓线的方法包括如下步骤：

(1)固定三坐标测量机的一个坐标为定值，测定待检测轮廓线上若干点在另外两个坐标下的坐标值；利用制图软件确定标准品轮廓线的上限轮廓线和下限轮廓线上若干点分别对应的坐标值，进而得到了所述待检测轮廓线的合格区间；

(2)根据步骤(1)得到的所述待检测轮廓线的坐标值和所述合格区间，利用数据处理软件来判断所述待检测轮廓线是否合格。

本发明所述检测轮廓线的方法将三坐标测量机、制图软件和数据处理软件三者相结合，可以高效快捷地检测半径在不断变化的轮廓线，既不会增加额外成本，还可以缩短生产周期。其中，所述标准品轮廓线是待检测轮廓线制备过程中参照的生产标准。

作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述三坐标测量机被固定为定值的坐标为x轴、y轴或z轴中的任意一个。

本发明所述待检测轮廓线为二维图形，在利用三坐标测量机实际检测时，本领域技术人员可以根据待检测工件的实际情况选择固定的坐标轴，进而根据另外两个坐标的测量结果确定待检测轮廓线的坐标值。

作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述三坐标测量机采用红宝石球型测针进行测定。

作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述测定环境的温度为20℃±1℃。

优选地，步骤(1)所述测定环境的相对湿度为40-60％，例如40％、45％、50％、55％或60％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

本发明所述对温度和相对湿度进行限制的测定环境，一方面可以保证三坐标测量机能够在适宜的测定环境下工作，尤其防止放大器、电路板等关键零部件收到损伤；另一方面可以统一待测工件的测量标准，防止待测工件因测量环境变化而产生较大的尺寸变化，产生较大的测量误差。

作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述制图软件为cad制图软件，本领域技术人员可以根据实际情况进行选择。

作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述上限轮廓线和下限轮廓线对应的上下限误差为±0.1-1mm，例如±0.1mm、±0.2mm、±0.4mm、±0.5mm、±0.7mm、±0.9mm或±1mm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述上限轮廓线或下限轮廓线的坐标值确定方法包括：利用所述制图软件在所述上限轮廓线或下限轮廓线上画出至少2个点，进而提取所述点的坐标值。

本发明所述上限轮廓线或下限轮廓线的坐标值确定方法，本领域技术人员可以根据实际待检测轮廓线的曲率，按照经验决定提取点的疏密程度，曲率变化波动大的地方，提取点密集一点；曲率变化波动小的地方，提取点稀疏一点；提取点的间隔一般为1mm；一般情况下，提取点的数目越多，根据上、下限轮廓线所确定的合格区间越准确。

作为本发明优选的技术方案，步骤(2)所述数据处理软件为excel软件，本领域技术人员可以根据实际情况进行选择。

作为本发明优选的技术方案，步骤(2)所述待检测轮廓线合格指的是，实际检测的所述待检测轮廓线的坐标值完全落在所述合格区间内。

作为本发明优选的技术方案，所述检测轮廓线的方法包括如下步骤：

(1)固定三坐标测量机的一个坐标为定值，采用红宝石球型测针测定待检测轮廓线上若干点在另外两个坐标下的坐标值；利用cad制图软件确定标准品轮廓线的上限轮廓线和下限轮廓线上若干点分别对应的坐标值，进而得到了所述待检测轮廓线的合格区间；

其中，所述三坐标测量机的测定环境控制在温度20℃±1℃，相对湿度40-60％的条件下；所述上限轮廓线和下限轮廓线对应的上下限误差为±0.1-1mm；

(2)根据步骤(1)得到的所述待检测轮廓线的坐标值和所述合格区间，利用excel软件来判断所述待检测轮廓线是否合格；

其中，所述待检测轮廓线合格指的是，实际检测的所述待检测轮廓线的坐标值完全落在所述合格区间内。

与现有技术方案相比，本发明至少具有以下有益效果：

(1)本发明所述检测轮廓线的方法将三坐标测量机、制图软件和数据处理软件三者相结合，可以精确有效地检测半径在不断变化的轮廓线；

(2)本发明所述检测轮廓线的方法可以进一步检测三维空间曲面，通过改变三坐标测量机固定坐标的定值，进而由多条待检测轮廓线组成一个待检测三维空间曲面；

(3)本发明所述检测轮廓线的方法既不会增加额外成本，还可以缩短生产周期。

附图说明

图1是本发明实施例1所述标准品轮廓线对应的cad图；

图2是本发明实施例1所述标准品轮廓线以及上、下限轮廓线对应的cad图；

图3是本发明实施例1所述标准品轮廓线以及上、下限轮廓线对应的局部放大cad图；

图4是本发明实施例1所述在上、下限轮廓线上画出待提取坐标点对应的cad图；

图5是本发明实施例1所述在上、下限轮廓线上画出待提取坐标点对应的局部放大cad图；

图6是本发明实施例1所述待检测轮廓线的坐标值完全落在所述合格区间内；

图7是本发明实施例2所述待检测轮廓线的坐标值完全落在所述合格区间内。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

实施例1

本实施例提供了一种利用三坐标测量机检测轮廓线的方法，所述检测轮廓线的方法包括如下步骤：

(1)将测定环境控制在温度20℃，相对湿度50％的条件下，固定三坐标测量机的z轴为定值，进而采用红宝石球型测针测定待检测轮廓线上的338个点在x轴和y轴的坐标值，具体坐标值结果见表1；

标准品轮廓线的cad图如图1所示，可以看出标准品轮廓线是一条半径在不断变化的轮廓线；利用cad制图软件，将标准品轮廓线根据上下限0.5mm的误差分别确定出上限轮廓线和下限轮廓线，如图2所示；其中，图3是图2的局部放大图，可以清楚地看出标准品轮廓线、上限轮廓线和下限轮廓线；利用cad制图软件，在所述上限轮廓线和下限轮廓线上分别画出338个点，如图4所示；其中，图5是图4的局部放大图，可以清楚地看出在所述上限轮廓线和下限轮廓线上画出的待提取坐标点；利用cad制图软件提取所述点的坐标值，具体坐标值结果见表1，进而得到所述待检测轮廓线的合格区间；

(2)根据步骤(1)得到的所述待检测轮廓线的坐标值和所述合格区间，通过excel软件对坐标数据的整理，发现实际检测的待检测轮廓线的坐标值完全落在所述合格区间内，如图6所示，进而可以确定待检测轮廓线符合产品的合格标准。

表1

实施例2

本实施例提供了一种利用三坐标测量机检测轮廓线的方法，所述检测轮廓线的方法包括如下步骤：

(1)将测定环境控制在温度20℃，相对湿度60％的条件下，固定三坐标测量机的y轴为定值，进而采用红宝石球型测针测定待检测轮廓线上的24个点在x轴和z轴的坐标值，具体坐标值结果见表2；

利用cad制图软件，将标准品轮廓线根据上下限0.2mm的误差分别确定出上限轮廓线和下限轮廓线，再利用cad制图软件，在所述上限轮廓线和下限轮廓线上分别画出24个点同时提取所述点的坐标值，具体坐标值结果见表2，进而得到所述待检测轮廓线的合格区间；

(2)根据步骤(1)得到的所述待检测轮廓线的坐标值和所述合格区间，通过excel软件对坐标数据的整理，发现实际检测的待检测轮廓线的坐标值完全落在所述合格区间内，如图7所示，进而可以确定待检测轮廓线符合产品的合格标准。

表2

通过上述实施例可以看出，本发明所述检测轮廓线的方法将三坐标测量机、制图软件和数据处理软件三者相结合，可以精确有效地检测半径在不断变化的轮廓线，既不会增加额外成本，还可以缩短生产周期。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征，但本发明并不局限于上述详细结构特征，即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。