蜂窝芯表面轮廓测量方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110487210A(43)申请公布日2019.11.22(21)申请号201910829610.5(22)申请日2019.09.03(71)申请人大连理工大学地址116024辽宁省大连市高新园区凌工路2号(72)发明人康仁科董志刚秦炎鲍岩朱祥龙(74)专利代理机构大连东方专利代理有限责任公司21212代理人李馨(51)Int.Cl.G01B11/24(2006.01)权利要求书4页说明书11页附图6页(54)发明名称蜂窝芯表面轮廓测量方法(57)摘要本发明公开了一种蜂窝芯表面轮廓测量方法，包括如下步骤：进行规定路径扫描蜂窝芯；利用扫描后的轮廓数据，分别计算出线激光测头绕Z轴的安装误差角αZ、绕Y轴的安装误差角αy和绕X轴的安装误差角αx；由数控机床带动传感器按照一定路径扫描待测蜂窝芯表面；根据线激光测头的安装误差角和测头的运行坐标，将测量的在线激光坐标系下的测量数据经坐标变换统一到全局坐标系；将各个路径下测量的蜂窝芯数据进行拼接，获得整个待测蜂窝芯的表面数据。该方法有效解决了线激光安装误差角难以确定的问题，方法操作方便、精度高、适用性强、成本低，能够满足实际加工后的蜂窝芯表面的测量要求。CN110487210ACN110487210A权利要求书1/4页1.一种蜂窝芯表面轮廓测量方法，其特征在于包括如下步骤：步骤1：测量平台搭建在三轴数控机床的工作台上搭建蜂窝芯的测量平台，其中O-XYZ坐标系为机床运动坐标系；将蜂窝芯固定于工作台，根据待测蜂窝芯表面对面的面形形状，设计对应支撑结构，使三个方向的蜂窝壁都沿着Z方向；线激光传感器安装在三轴数控机床，使线激光的入射方向沿着Z方向；线激光沿Y轴或X轴做直线扫描运动，做固定步距扫描测量；线激光测量时记录每条激光线对应的测头运动坐标；步骤2：确定线激光测头的安装误差角将线激光测头安装的倾斜误差依次分解为绕Z轴旋转αZ角度，绕Y轴旋转αy角度，绕X轴旋转αx角度；线激光测量后的数据坐标系与机床坐标系存在错位，另建立线激光测量数据坐标系为ol-xlylzl，其中xl轴和zl轴为线激光测量数据本身的坐标，xl轴为激光线方向，zl轴为测量高度值，yl轴为沿机床运动方向为线激光补充的坐标轴；为确定线激光测头绕Z轴的安装误差角αZ，绕Y轴的安装误差角αy和绕X轴的安装误差角αx，进行规定路径扫描蜂窝芯；利用扫描后的数据计算出线激光测头绕Z轴的安装误差角αZ、绕Y轴的安装误差角αy和绕X轴的安装误差角αx；步骤3：扫描待测蜂窝芯线激光测头校准后，由数控机床带动传感器按照一定路径扫描，确保整个蜂窝芯都被扫描到；步骤4：被测蜂窝芯表面重建根据线激光测头的安装误差角和所记录的机床的运行坐标，确定出坐标变换矩阵，将测量的在线激光坐标系下的测量数据经坐标变换统一到全局坐标系；坐标变换关系为：P＝Rl×Pl+T(9)其中P(X,Y,Z)为测量后的数据在全局坐标系下对应的坐标，Pl(xl,0,zl)为线激光测量的数据，旋转变换矩阵Rl为：Rl＝Rx(αx)×Ry(αy)×Rz(αZ)(10)TRx，Ry，Rz分别为αx，αy，αZ三个误差角所对应的旋转变换矩阵；T＝[x0,y0,z0]为测量数据对应的传感器测头在机床中的坐标；对全局坐标系下的测量数据进行蜂窝芯表面的重建。2.根据权利要求1所述的蜂窝芯表面轮廓测量方法，其特征还在于所述线激光沿Y轴做直线运动，做固定步距扫描测量的实现方法为：利用Y轴电机的编码器脉冲信号或光栅尺反馈信号作为线激光测量的触发信号，编码器脉冲的间隔即为线激光测量的步距Δy；将机床的三个轴的编码器脉冲信号或者是光栅尺反馈信号，接入脉冲计数处理系统，在Y轴电机的编码器脉冲信号或光栅尺反馈信号触发线激光测量时，同时触发该脉冲计数处理系统记录下三个轴的脉冲数，根据脉冲数与实际运动的距离的关系，能够确定测头运动坐标[x0,y0,z0]。2CN110487210A权利要求书2/4页3.根据权利要求1所述的蜂窝芯表面轮廓测量方法，其特征还在于所述为确定线激光测头的3个安装误差角，进行扫描蜂窝芯的规定路径为：线激光三次扫描蜂窝芯：线激光第一次扫描蜂窝芯，线激光沿Y轴运动，测量蜂窝芯的轮廓数据；线激光第二次扫描蜂窝芯，线激光沿X轴正向平移距离w，以与第一次扫描时相同的Y向路径再次扫描蜂窝芯，测量蜂窝芯的轮廓数据，其中，w小于线激光的扫描宽度w0；线激光第三次扫描蜂窝芯，线激光沿Z轴正向抬高距离h，以与第二次扫描时相同的Y向路径再次扫描蜂窝芯，测量蜂窝芯的轮廓数据，其中，h小于线激光的量程；所述蜂窝芯的形状包括如相互连接的六边形，圆形，多边形的规则形状或非规则形状。4.根据权利要求3所述的蜂窝芯表面轮廓测量方法，其特征还在于所述线激