CN112729215A - 一种基于热膨胀系数修正基准点坐标的测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及零件变形测量的技术领域，特别是涉及一种基于热膨胀系数修正基准点坐标的测量方法，包括测量准备过程和测量实施过程，所述测量准备过程包括：确定坐标原点为零件重心，换算原始基准点坐标和修正基准点坐标，所述测量实施过程包括：测量基准点坐标，基准点拟合建系与零件外形测量。通过本方法，能有效解决复材零件脱模前后理论基准点偏移造成的测量结果不准确的问题。

Description

一种基于热膨胀系数修正基准点坐标的测量方法

技术领域

本发明涉及零件变形测量的技术领域，特别是涉及一种基于热膨胀系数修正基准点坐标的测量方法。

背景技术

现有技术中，对于已脱模复材零件，零件自身基准会因固化产生一定变形，使得自身基准产生些许偏移，造成以零件上基准建立坐标系产生些许偏移，致使对后续测量结果造成影响。经有关实验研究表明，产生复材零件变形的原因55％源于热膨胀系数的不一致，35％源于固化收缩，10％源于工装产生的影响等。而现有方法通常忽略整个固化过程中这种变形影响，忽略固化过程中因工装与零件热膨胀系数不一致，而导致工装会拉动零件造成一定的变形。而直接使用该基准建立坐标系，然后测量数据，会造成数据测量不准确。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出了一种基于热膨胀系数修正基准点坐标的测量方法，能有效解决复材零件脱模前后理论基准点偏移造成的测量结果不准确的问题。

本发明是通过采用下述技术方案实现的：

一种基于热膨胀系数修正基准点坐标的测量方法，其特征在于：包括以下步骤：

a.确定坐标原点：建立测量坐标系，将零件的重心位置G点作为测量坐标系的原点(0,0,0)；

b.换算原始基准点坐标:根据零件上的重心位置G点的坐标，将零件上若干原始基准点坐标换算为在测量坐标系中相对于重心位置G点的坐标点，所述原始基准点A为(x,y,z)；

c.修正基准点坐标:脱模后原始基准点A(x,y,z)变为修正基准点A₁(x₁,y₁,z₁)，且：

其中，ΔCTE_x为零件与工装在x方向上热膨胀系数的差值，ΔCTE_y为零件与工装在y方向上热膨胀系数的差值，ΔCTE_z为零件与工装在z方向上热膨胀系数的差值，ΔT为复材零件固化过程中温度的差值；

d.测量脱模后的基准点坐标，形成测量数据B；

e.基准点拟合建系：将修正基准点A₁作为新的理论坐标点，并与测量数据B进行点到点的基准点拟合，统一测量坐标系；

f.零件外形测量：根据步骤e中的坐标系，对零件的外形进行测量，获得测量数据。

所述步骤b中实际的零件重心位置G点的坐标和零件上原始基准点坐标通过在数模中进行查询得到。

所述基准点包括零件上有装配关系的孔位。

所述步骤d和步骤f中，通过激光跟踪仪进行测量脱模后的基准点坐标和零件的外形测量。

与现有技术相比，本发明的有益效果表现在：

1、本方法是通过计算复材零件与工装热膨胀系数差值与复材成型中温度差值，进而计算出复材零件某一点在固化结束后已发生偏移的理论位置(只考虑热膨胀系数差异所带来的偏移)，降低零件脱模固化变形产生的自身基准偏移的影响，为后续提供更为准确真实的理论基准点坐标，减小建立坐标系时的拟合误差，进而降低最终测量结果的测量误差，达到测量结果更加真实可信的效果。

2、本方法中，采用复材零件重心位置G作为测量坐标系原点，位置唯一且找重心的方法简单、快速，能满足后续修正坐标提供理论依据、统一坐标系与数值转换的要求。

附图说明

下面将结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，其中：

图1为本发明的流程结构示意图。

具体实施方式

实施例1

作为本发明基本实施方式，本发明包括一种基于热膨胀系数修正基准点坐标的测量方法，包括以下步骤：

a.确定坐标原点：建立测量坐标系，将零件的重心位置G点作为测量坐标系的原点(0,0,0)。

b.换算原始基准点坐标:根据实际的零件上的重心位置G点的坐标，将零件上一系列原始基准点坐标换算为在测量坐标系中相对于重心位置G点的坐标点，所述原始基准点A为(x,y,z)。

c.修正基准点坐标:脱模后原始基准点A(x,y,z)变为修正基准点A₁(x₁,y₁,z₁)，且：

其中，ΔCTE_x为零件与工装在x方向上热膨胀系数的差值，ΔCTE_y为零件与工装在y方向上热膨胀系数的差值，ΔCTE_z为零件与工装在z方向上热膨胀系数的差值，ΔT为复材零件固化过程中温度的差值。

d.测量脱模后的基准点坐标，形成测量数据B；

e.基准点拟合建系：将修正基准点A₁作为新的理论坐标点，并与测量数据B进行点到点的基准点拟合，统一测量坐标系(如回飞机坐标系，则可利用重心点再次返回)；

f.零件外形测量：根据步骤e中的坐标系，对零件的外形进行测量，获得测量数据，测量零件型面的变形量。

实施例2

作为本发明最佳实施方式，参照说明书附图1，本发明包括一种基于热膨胀系数修正基准点坐标的测量方法，包括测量准备过程和测量实施过程。所述测量准备过程包括：确定坐标原点为零件重心，换算原始基准点坐标，修正基准点坐标。所述测量实施过程包括：测量实际基准点坐标，基准点拟合建系与零件外形测量。

该测量方法具体包括以下步骤：

a.确定坐标原点：建立测量坐标系，将零件上的重心位置G点作为测量坐标系的原点(0,0,0)，该零件的重心位置G可在数模中查询。

b.换算原始基准点坐标:根据数模中给出的零件上的重心G点的坐标，将零件上一系列原始基准点坐标换算为在测量坐标系中相对于重心G点的坐标点，其中原始基准点具体可以A为(x,y,z)。

c.修正基准点坐标:脱模后原始基准点A(x,y,z)变为修正基准点A₁(x₁,y₁,z₁)，且：

其中，ΔCTE_x为零件与工装在x方向上热膨胀系数的差值，ΔCTE_y为零件与工装在y方向上热膨胀系数的差值，ΔCTE_z为零件与工装在z方向上热膨胀系数的差值，ΔT为复材零件固化过程中温度的差值。通过该公式，即可得到一组更为准确的新基准点坐标。常见的工装的材质为钢或Invar钢，钢的热膨胀系数为1.2*10^-5/℃，Invar钢的热膨胀系数为1.6×10^-6/℃，零件的具体热膨胀系数可根据具体材质按文献等方式查得。

d.测量实际基准点坐标：利用激光跟踪仪等测量设备，对脱模后的复材零件上的基准点进行测量，形成测量数据B。

e.基准点拟合建系：将修正基准点A₁作为新的理论坐标点，并与测量数据B在Spatial Analyzer等软件进行点到点的基准点拟合，统一测量坐标系，使脱模前后的坐标系保持一致。一般基准点为7个点及以上为最佳。零件上一些有装配关系的孔位也可作为基准点使用。如回飞机坐标系，则可利用重心点再次返回。通过基准点拟合在测量零件上可以更为快速、准确的回归到飞机坐标系中。

f.零件外形测量：根据步骤e中的坐标系，利用激光跟踪仪等测量设备，对零件的外形进行测量，获得测量数据。

综上所述，本领域的普通技术人员阅读本发明文件后，根据本发明的技术方案和技术构思无需创造性脑力劳动而作出的其他各种相应的变换方案，均属于本发明所保护的范围。

Claims (4)

1.一种基于热膨胀系数修正基准点坐标的测量方法，其特征在于：包括以下步骤：

a.确定坐标原点：建立测量坐标系，将零件的重心位置G点作为测量坐标系的原点(0,0,0)；

b.换算原始基准点坐标:根据零件上的重心位置G点的坐标，将零件上若干原始基准点坐标换算为在测量坐标系中相对于重心位置G点的坐标点，所述原始基准点A为(x,y,z)；

c.修正基准点坐标:脱模后原始基准点A(x,y,z)变为修正基准点A₁(x₁,y₁,z₁)，且：

其中，ΔCTE_x为零件与工装在x方向上热膨胀系数的差值，ΔCTE_y为零件与工装在y方向上热膨胀系数的差值，ΔCTE_z为零件与工装在z方向上热膨胀系数的差值，ΔT为复材零件固化过程中温度的差值；

d.测量脱模后的基准点坐标，形成测量数据B；

e.基准点拟合建系：将修正基准点A₁作为新的理论坐标点，并与测量数据B进行点到点的基准点拟合，统一测量坐标系；

f.零件外形测量：根据步骤e中的坐标系，对零件的外形进行测量，获得测量数据。

2.根据权利要求1所述的一种基于热膨胀系数修正基准点坐标的测量方法，其特征在于：所述步骤b中实际的零件重心位置G点的坐标和零件上原始基准点坐标通过在数模中进行查询得到。

3.根据权利要求2所述的一种基于热膨胀系数修正基准点坐标的测量方法，其特征在于：所述基准点包括零件上有装配关系的孔位。

4.根据权利要求1或3所述的一种基于热膨胀系数修正基准点坐标的测量方法，其特征在于：所述步骤d和步骤f中，通过激光跟踪仪进行测量脱模后的基准点坐标和零件的外形测量。

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