天线回转曲面计算机辅助测量系统-基于Coord3三坐标测量机的回转曲面测量技术

　　抛物面天线的反射面是由抛物线感修正抛物线(离散点)围绕回转轴旋转形成，属回转曲面。在天线结构系统中，曲面特征主要存在于面板纵筋、环筋及成型模具等零件中，对它们面型精度的描述一般采用均方根误差。计算机数控(CNC)三坐标测量机可以象数控机床一样，按照编好的程序进行自动测量，机载测量软件可以自动处理点信息，完成孔、平面、直线等几何元素的尺寸精度和形位公差的测量。但是它一般不具备曲面、曲线的自动测量功能，需要用户根据不同类型曲面(曲线)专门定制测量程序和数据处理程序。

　　鉴于这类具有曲面特征的零件及模具是天线系统的关键，且品种、数量多。因此，有必要开发专门的辅助测量系统，以实现这类关键零件及模具的准自动测量。

　　1回转曲面测量机理

　　1.1原理概述

　　鉴于CNC三坐标测量机的测量机理，要解决曲面面型精度的测量问题，必须要完成下面三项工作:(l)产生能反映曲面精度离散理论点的坐标值;(2)产生三坐标测量机可用的目标点实测值的NC程序;(3)能准确处理采集数据、计算误差和进行误差分析。通俗地讲，就是利用三坐标测量机采集的实测值与曲面相应的理论值进行比较和误差分析。从以上工作内容可以看出，一个具备三坐标测量机NC程序前置处理功能和采样数据后置处理功能的曲面计算机辅助测量系统将大大减轻劳动强度，提高工作效率。

　　由于回转曲面是一种母线回绕固定轴旋转而成的曲面，因此可以利用母线上的理论点，通过坐标变换的方式，来产生NC程序和处理数据。这种方法可简化程序，加快系统运行速度。

　　1.2回转曲面测量法

　　在测量曲面表面点的坐标时，通常会用两种方式，法向测量法和Z向测量法(图1)。对于法向测量法，由于接触点和目标点重合，不存在系统误差;对于Z向测量法，由于测头的接触点并非目标点，因此存在一个系统误差占，只能在后面的数据处理中通过补偿来消除:测头半径较小时，对于单调连续曲线，可以近似地认为接触点与目标点法向角相同，这样可以计算出每点补偿量为

　　1. 3误差计算和分析

　　由于测量目标点均位于回转曲面的母线上，得到的测量值通过和相应理论值的比较，即可求出误差值、平均误差和均方根误差。法向测量法误差计算采用距离比较法计算误差值。如图2所示。.起始点(x₁、y₁)，实测点(x₂、Y₂)，误差值为

　　Z向测量法采用Z值比较法，即实测点Z值加上(或减去)补偿量，再与目标点Z值比较，计算出误差。当材料状况、加工条件、测量状态等因素正常时，曲面上的误差属于随机误差，应服从正态分布。但当存在某些加工或测量等方面的系统缺陷时，会在随机误差上叠加系统误差，不能准确反映测量结果或衡量加工方法的优劣。因此，本测量系统采用误差的正态分布图和误差分布图来描述系统误差的情况和成因。