本發(fā)明屬于航空業(yè)大型模具制造及測量
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種數(shù)字化檢測具有曲面的模具的刻線位置度的方法。
背景技術(shù)：
：近年來在飛機(jī)工裝制造業(yè)，越來越多地采用了工裝數(shù)字化制造，模具從過去的模擬量傳遞漸漸地改變?yōu)閿?shù)字化傳遞、數(shù)字化加工，模具的制造以數(shù)字量傳遞方式取代了傳統(tǒng)的樣板模擬量傳遞的制造方式。飛機(jī)零件的成型大多數(shù)都通過橡皮成型模、蒙皮拉伸模、沖孔模、落料模還有復(fù)材模具，其中模具上的刻線是對成型零件切割零件邊緣的基準(zhǔn)，而且在飛機(jī)制造業(yè)中零件批次多、批量小，所以模具刻線是零件生產(chǎn)的重要加工依據(jù)。由于零件狀態(tài)更改頻繁，工裝上零件刻線也必須相應(yīng)地改變，造成模具在制造和返修中零件刻線工作量大，加工環(huán)節(jié)增多，出錯概率也相應(yīng)增大，所以對數(shù)控加工模具刻線進(jìn)行精確檢測，對保證高精度工裝質(zhì)量有著重要意義。又隨著復(fù)材模具的應(yīng)用，模具的曲面越來越復(fù)雜，又由于模具的尺寸跨度越來越大(達(dá)到十幾米長)，目前已知的檢測手段越來越不能滿足其精度需求。以往模胎刻線檢驗方法有：1.模線樣板檢測法：適用于復(fù)雜的模胎曲面(成本大、測量精度低)，需要一套不同站位的樣板以及大量輔助工裝(如較大的場地和大平臺、角尺板、標(biāo)準(zhǔn)直尺水平儀、經(jīng)緯儀等，樣板制造周期較長。2.模線明膠板法：適用于曲面較平坦的模胎(精度誤差較大)，需要將翼面復(fù)雜的三維數(shù)模轉(zhuǎn)成二維的展開形狀圖，人力、時間投入多制作需外協(xié)，周期很長，篇幅小，需用多張明膠板拼合，用于模胎精度誤差較大的刻線檢驗。3.關(guān)節(jié)臂測量法：由于量程的限制只能測量3米～5米之間較小的模具刻線，擁有較好的檢測精度，但受量程范圍限制，若采用轉(zhuǎn)站(蛙跳)會造成較大累計誤差，影響其檢測精度。4.機(jī)床在線檢測法：編制檢測程序在機(jī)床上在線檢測，必須保證于制造加工時裝夾狀態(tài)一致才能保證其檢測精度，且主要靠目視檢測，無法數(shù)字量化，具有一定的限制性。5.激光跟蹤儀檢測法：激光跟蹤儀能對空間目標(biāo)的坐標(biāo)測量是通過測量出水平角、垂直角和斜距，然后按球坐標(biāo)或極坐標(biāo)測量原理就可以得到空間點的三維坐標(biāo)X，Y，Z。在球坐標(biāo)測量系統(tǒng)中，設(shè)跟蹤儀的旋轉(zhuǎn)中心為O點，被測靶鏡的中心點為P點，用兩個角度編碼器分別測量出P點的垂直角β和水平角α，用激光干涉儀測量O點到P點的距離得出d，則P點的坐標(biāo)(X，Y，Z)很容易由β，α和d計算得出：但是，激光跟蹤儀檢測法目前不能檢測刻線位置精度。上述各方法的特點和缺點總結(jié)如下：技術(shù)實現(xiàn)要素：為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種利用自制的輔助工具，應(yīng)用于激光跟蹤儀檢測設(shè)備對模具刻線進(jìn)行取點并分析的一種刻線檢測方法。具體地，根據(jù)本發(fā)明的數(shù)字化檢測具有曲面的模具的刻線位置度的方法使用激光跟蹤儀和輔助測量工具，所述激光跟蹤儀包括反射球和支撐反射球的反射球基座，所述輔助測量工具包括具有尖端的第一端和具有容納所述反射球基座的中心凹槽的第二端，其特征在于，所述方法包括步驟：(1)使用所述激光跟蹤儀建立模具的刻線的球坐標(biāo)系，確定球坐標(biāo)系的球心的理論坐標(biāo)值；(2)將所述輔助測量工具的尖端對準(zhǔn)模具的刻線，然后旋轉(zhuǎn)所述輔助測量工具的第二端，通過反射球獲得至少5個不同的測量點的坐標(biāo)值；(3)通過軟件擬合得到實測球面，計算實測球面的球心的坐標(biāo)值；以及(4)將計算的球心的坐標(biāo)值與球心的理論坐標(biāo)值比較，得到刻線位置度的實際偏差。其中，所述激光跟蹤儀為Leica激光跟蹤儀。其中，點o(a，b，c)為擬合后的球心坐標(biāo)，點O(A，B，C)為理論球心坐標(biāo)，其中偏差為：L=(A-a)2+(B-b)2+(C-c)2.]]>與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是實現(xiàn)能滿足大型模具(10米以上)刻線精度要求的數(shù)字化檢測方法。附圖說明本發(fā)明的其它特征以及優(yōu)點將通過以下結(jié)合附圖詳細(xì)描述的優(yōu)選實施方式更好地理解，其中：圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的方法所使用的輔助測量工具的示意圖；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的確定測量點的示意圖；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的確定測量點的另一示意圖；圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的方法得到的實測球面。具體實施方式在以下優(yōu)選的實施例的具體描述中，將參考構(gòu)成本發(fā)明一部分的所附的附圖。所附的附圖通過示例的方式示出了能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的特定的實施例。示例的實施例并不旨在窮盡根據(jù)本發(fā)明的所有實施例?？梢岳斫?，在不偏離本發(fā)明的范圍的前提下，可以利用其他實施例，也可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)性或者邏輯性的修改。如圖1到3中所示，根據(jù)本發(fā)明的方法使用激光跟蹤儀(未圖示)和輔助測量工具。激光跟蹤儀的具體結(jié)構(gòu)和使用步驟對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是已知的，圖1中僅示意性地示出了激光跟蹤儀的反射球10和支撐反射球10的反射球基座20，在反射球基座20里的磁鐵保證將反射球10支撐在相同的位置上。根據(jù)本發(fā)明的輔助測量工具包括具有尖端31的第一端30和具有中心凹槽41的第二端40，激光跟蹤儀的反射球基座20容納在中心凹槽41內(nèi)。1.使用激光跟蹤儀建立模具的刻線的球坐標(biāo)系，確定球坐標(biāo)系的球心的理論坐標(biāo)值。2.在坐標(biāo)系建立完成后，將激光跟蹤儀的反射球10與反射球基座20安裝到輔助工具中，將輔助工具的尖端31對準(zhǔn)模具刻線的檢測點，得到第一個實測點(如圖2)。3.以刻線檢測點o為圓心轉(zhuǎn)動輔助工具的第二端，在空間上得到第二個實測點(如圖2)。4.以同樣的方式，在空間上取得實測點1、實測點2、實測點3、實測點4、實測點5，得到至少5組坐標(biāo)值(如圖3)。5.因為檢測點o(a，b，c)到各個實測點的距離是不變的，理論來說，這5個實測點就是在一個球面上的5個點，通過軟件擬合可以得到一個實測球面(如圖4)，隨即也就得到了實測球心的坐標(biāo)，此球心的坐標(biāo)值就是刻線檢測點的坐標(biāo)值。6.通過以上步驟即可得到刻線檢測點坐標(biāo)值(實測點必須≥5個)，此坐標(biāo)點再與最近的理論值比較得到刻線位置度實際偏差L。點o(a，b，c)為擬合后圓心坐標(biāo)，點O(A，B，C)為理論測量點坐標(biāo)(n≥5)。最小二乘法擬合球面的公式如下，其中s表示計算樣本方差。s2=Σi=1n(Ri-R‾)2n-1]]>ΔX12+ΔY12+ΔZ12=R1.........ΔXn2+ΔYn2+ΔZn2=Rn]]>ΔXn=Xn-aΔYn=Yn-bΔZn=Zn-c]]>偏差檢測精度：本發(fā)明的檢測精度主要由激光跟蹤儀的精度、輔助工具的制造精度和手動測量帶來的擬合誤差精度組成。排除外界環(huán)境、工具操作的干擾因素的話，跨度10米長的模具，其刻線檢測精度能達(dá)到±0.09mm，能滿足大型模具刻線位置精度要求。1.激光跟蹤儀測量精度：取決于下面的單獨精度：角度測量、反射鏡、測量距離。a.角度測量：以Leica激光跟蹤儀為例，編碼度盤是刻有18000條間隔分劃線的玻璃圓盤，采用光電平衡電位計掃描，角度分辨率達(dá)到0.14"。b.反射鏡精度。2.檢測工具精度：影響檢測精度的因素有同軸度和孔徑偏差，滿足圖紙要求下，其最大累計誤差精度為0.005+0.009＝0.014mm(±0.007mm)。3.擬合精度(通過分析驗證)：由于擬合球面需要多個實測點來完成，擬合后的精度完全取決于測量的重復(fù)性精度和手動測量擬合球面帶來的誤差，可以通過分析擬合后球面的球度和擬合后球面的半徑來判斷好壞。例：擬合的目標(biāo)球半徑為55mm，由于實際測量點存在誤差，導(dǎo)致擬合后球面半徑為55.002mm，最大實測點偏離擬合球面為0.0163mm，最小偏差為-0.0016m，故球度為0.0163+0.0016＝0.0179mm，存在較小偏差。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是實現(xiàn)能滿足大型模具(10米以上)刻線精度要求的數(shù)字化檢測方法。以上已揭示本發(fā)明的具體實施例的技術(shù)內(nèi)容及技術(shù)特點，然而可以理解，在本發(fā)明的創(chuàng)作思想下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對上述公開的各種特征和未在此明確示出的特征的組合作各種變化和改進(jìn)，但都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。上述實施例的描述是示例性的而不是限制性的，本發(fā)明的保護(hù)范圍由權(quán)利要求所確定。當(dāng)前第1頁1 2 3