盘形凸轮轮廓线的测量及数据处理方法研究

    1 引言

    盘形凸轮是一种具有变化径线的圆盘，其从动杆在垂直于凸轮回转轴的平面内运动，属于平面凸轮机构。其优点是只需选择适当的凸轮轮廓即可使从动杆得到任意预定的运动规律，并且比较简单、紧凑和易于综合，因此它被广泛应用于各种自动机械(比如纺织机) ，而对盘形凸轮实际轮廓线的精确测量是保证机构精度的一个重要保证。

    测量盘形凸轮实际轮廓的方法较多，最常见的是利用卡尺、万能工具显微镜以及光学分度头等长度测量仪器进行测量，但是该测量方法在很大程度上依赖于测量者的经验和业务水平，并且误差较大。目前有些企业购买三坐标测量机和配套的测量盘形凸轮轮廓线的程序，利用该设备进行测量，精度高，测量时间短，但是价格昂贵，普通企业难以承受。

    基于目前的现状和企业的实际情况，笔者对盘形凸轮轮廓线的测量方法和数据处理方法进行了深入研究，并编写了一个经济实用的测量盘形凸轮轮廓线的成形软件。

    2 基本思路

    将待测量的盘形凸轮置于测量机工作台上，调整水平。通过检测头与凸轮表面轮廓线的接触测量，利用计算机的数据采样和编制的算法程序处理，消除各种误差的影响，最终在计算机平面上显示测量得到的凸轮轮廓线上的各采样点，并生成凸轮轮廓的拟合曲线。

    由于盘形凸轮在垂直于轴心线的各个截面上的形状都是相同的，因此只检测一个平面内的数据就可以满足检测要求，而且实际检测的是各个测量点的盘形凸轮轮廓线到基准点的坐标数据，因此实际是作为一个二维坐标测量机进行测量。通过数据采集得到的是各点的 X，Y 方向的坐标值。本系统的关键在于对采集的数据如何进行处理。

    3 测量数据采集

    三坐标测量机测量的点无论多密，都是离散的三维几何数据，需要对采集测量数据的方法进行一定分析。由于等分度测量下产生的等分度误差对测量的逆向建模影响不大，可忽略。^[1]从理论上已经证明了当测量点足够密集时，采用等分度测量可以满足本系统要求，所以我们采用等分度测量方法进行凸轮实际轮廓线的测量。在特殊曲面处，适当加密测量点。三坐标测量机生成的数据文件为*.act，具体文件形式如下：

    400

    -238.061700 -157.651200 -338.585675

    -237.568200 -173.662400 -338.586675

    -232.095100 -181.502400 -338.587175

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