使用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)測(cè)量短直線和小圓弧

大半徑小圓弧(以下簡(jiǎn)稱小圓弧,指圓心角小于30°的圓弧)中心坐標(biāo)和直徑的測(cè)量,以及短直線夾角和距離的測(cè)量一直被視為三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)檢測(cè)的一項(xiàng)技術(shù)難題。影響短直線、小圓弧測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確性的直接原因是采樣范圍過(guò)小,造成采樣信息量明顯減少,而且測(cè)量長(zhǎng)度越短,信息量損失越大,測(cè)量誤差放大倍數(shù)越大。

某樣件如圖1所示(圖中R的單位為mm),要測(cè)量每一小段的半徑值,如果直接在小圓弧上采點(diǎn),測(cè)量結(jié)果誤差很大,從200件中抽檢的20件都確定為不合格。事實(shí)上,小圓弧的圓心坐標(biāo)與半徑值在圖紙上都標(biāo)有名義值和公差值,可以根據(jù)圖樣要求和實(shí)際情況將其中一個(gè)加工精度較高的參數(shù)當(dāng)作已知條件求解另外一個(gè)參數(shù)。基于這一前提,在三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)上測(cè)量小圓弧有2種方法:一是用理論圓心坐標(biāo)求其半徑,二是用理論半徑求其圓心。

如果圓心坐標(biāo)加工精度比較高,在測(cè)量圓弧時(shí),先將圓弧所在平面的參考原點(diǎn)平移到圓弧理論中心上,使之成為新建零件參考系的原點(diǎn)(或直接根據(jù)圖紙數(shù)據(jù)在零件坐標(biāo)系中創(chuàng)建小圓弧的圓心點(diǎn)),然后用圓弧自動(dòng)測(cè)量功能(測(cè)頭沿法線方向測(cè)量)在圓弧上進(jìn)行采點(diǎn),每采一點(diǎn)就計(jì)算出圓心點(diǎn)到該點(diǎn)的距離,輸入圓弧半徑名義值及其公差值來(lái)判斷是否合格。用同樣的方法在小圓弧的起點(diǎn)、終點(diǎn)和中間點(diǎn)分別測(cè)出其半徑值,都在公差范圍內(nèi)為合格,否則就判為不合格。測(cè)量完畢后恢復(fù)原參考坐標(biāo)系。

如果圓弧半徑加工精度比較高,在利用PC2DMIS軟件進(jìn)行內(nèi)外圓弧測(cè)量時(shí),調(diào)用自動(dòng)測(cè)圓功能后須先給定一個(gè)理論圓弧直徑,然后再在圓弧上進(jìn)行若干采點(diǎn),三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)便自動(dòng)計(jì)算出圓弧的中心坐標(biāo),這樣就能判斷圓心坐標(biāo)是否加工合格。在給定圖樣公差范圍內(nèi)適當(dāng)調(diào)整理論圓弧直徑,看其原測(cè)量圓弧中心坐標(biāo)的變化,若兩者均在公差范圍內(nèi)就視為合格。

對(duì)短直線進(jìn)行測(cè)量時(shí),要注意圖紙上元素的關(guān)聯(lián)。要測(cè)量2條短直線的角度,如圖1所示,如用常規(guī)的直接測(cè)量2條短直線求夾角的方法,由于直線太短、采點(diǎn)距離過(guò)近,造成求解直線時(shí)誤差放大,再由直線求夾角時(shí)結(jié)果自然就很不準(zhǔn)確。對(duì)圖紙進(jìn)行仔細(xì)分析,發(fā)現(xiàn)2條短直線的交點(diǎn)正好位于小圓孔的中心點(diǎn)上,把中心點(diǎn)引入來(lái)構(gòu)造2條直線,就能解決短直線夾角的測(cè)量問(wèn)題。具體方法:在PC-DMIS軟件自動(dòng)方式下執(zhí)行矢量點(diǎn)功能,先在1條短直線上打1點(diǎn),與圓孔中心點(diǎn)一起構(gòu)造1條直線,然后同樣在另1條短直線上打1點(diǎn),再與圓孔中心點(diǎn)一起構(gòu)造1條直線,2條直線夾角即為所求。總之,短直線的測(cè)量要盡量避免將短直線延長(zhǎng)后再求值,而測(cè)量思路是要么把短直線縮小為一個(gè)點(diǎn)來(lái)處理,要么把短直線和理論上與短直線在同一直線的點(diǎn)虛擬成長(zhǎng)直線來(lái)處理。

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