【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及工件测量，特别涉及一种坐标测量机和坐标测量方法。
技术介绍
1、坐标测量机是一种精密的三维测量仪器，广泛应用于工业制造领域。它通过精确控制测头在三维空间中的移动，对工件的几何尺寸、形状和位置进行高精度测量。这种测量设备能够快速、准确地获取复杂零件的尺寸数据，为质量控制和生产优化提供关键信息。
2、在现有的坐标测量技术中，测量机主要分为两种类型。一种是采用接触式测量方法，通过测头直接接触工件表面来获取尺寸数据，这种方法精度高但效率较低。另一种是使用非接触式激光扫描技术，能够快速采集工件表面的大量数据点，但在某些精密测量场景下精度略有不足。这种单一功能的设计导致了测量设备应用范围受限的问题。在实际生产中，工程师常常需要根据不同的测量需求在这两种类型的测量机之间进行选择，这不仅增加了设备投入成本，还降低了测量过程的灵活性和效率。
技术实现思路
1、本专利技术的主要目的是提出一种坐标测量机，旨在解决现有坐标测量机只能单一执行接触式测量或非接触式测量，无法灵活切换测量方式的技术问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提出的坐标测量机，包括机架、工作台、移动架和测量组件，工作台设置在所述机架上，所述工作台用于放置待测工件；移动架可移动地设于所述机架上；测量组件包括激光扫描测头和接触式测量头，所述激光扫描测头和所述接触式测量头均设置在所述移动架上，所述激光扫描测头用于对所述待测工件进行非接触式三维扫描测量，所述接触式测量头用于对所述待测工件进行接触式精密测量；
3、可选的，所述移动架包括设于所述工作台顶部的z1轴和z2轴，所述z1轴和z2轴并行延伸且间隔布置，所述z1轴和z2轴均可在所述机架的高度方向上移动；
4、所述激光扫描测头设于所述z1轴上，所述接触式测量头设于所述z2轴上。
5、可选的，所述工作台包括台本体和可转动地设于所述台本体上的转台，所述转台的转轴在所述机架的高度方向上延伸，所述转台用于放置待测工件。
6、本专利技术还提出一种坐标测量方法，基于激光扫描测头获取工件的点云数据，对所述点云数据进行特征提取，得到工件的特征信息；
7、基于所述特征信息生成接触式测量的采样策略，利用接触式测量头按照所述采样策略对工件进行测量，获取离散点数据；
8、对所述点云数据和所述离散点数据进行融合处理，得到工件表面的预测模型；
9、基于所述预测模型识别待优化区域，在所述待优化区域进行补充测量并更新预测模型，重复执行直至满足预设条件；
10、利用最终的预测模型重建工件的表面模型，提取工件的几何特征参数并计算所述几何特征参数的统计置信区间。
11、可选的，所述基于激光扫描测头获取工件的点云数据，对所述点云数据进行特征提取，得到工件的特征信息，包括：
12、利用激光扫描测头对工件进行全方位扫描，获取工件的原始点云数据；
13、对所述原始点云数据进行降噪和滤波处理，得到优化后的点云数据；
14、对所述优化后的点云数据进行多尺度分解，得到多个尺度层级的点云数据集；
15、对所述多个尺度层级的点云数据集分别进行几何特征分析，提取工件的边缘轮廓、表面曲率、局部平面度和微观纹理特征；
16、将提取的各尺度层级的几何特征进行综合分析，生成工件的特征信息。
17、可选的，所述基于所述特征信息生成接触式测量的采样策略，利用接触式测量头按照所述采样策略对工件进行测量，获取离散点数据，包括：
18、对所述特征信息进行分析，识别工件表面的关键几何特征区域和复杂曲面区域；
19、根据所识别的关键几何特征区域和复杂曲面区域，结合预设的测量精度要求，生成初始采样点分布；
20、利用自适应密度算法对所述初始采样点分布进行优化，根据预设的曲率阈值和平面度阈值，在超过曲率阈值的区域增加采样点数量，在低于平面度阈值的区域减少采样点数量，得到优化后的采样点分布；
21、基于所述优化后的采样点分布，结合工件的空间位置信息，规划接触式测量头的运动路径，生成接触式测量的采样策略；
22、控制接触式测量头按照所述采样策略移动到每个采样点的预定位置，执行接触式测量；
23、记录每个采样点的空间坐标和法向量信息，形成工件的离散点数据集。
24、可选的，所述对所述点云数据和所述离散点数据进行融合处理，得到工件表面的预测模型，包括：
25、对所述点云数据执行刚体变换，将其与所述离散点数据对齐至同一坐标系；
26、构建nurbs参数化表面函数，对所述点云数据进行最小二乘拟合，获得初始nurbs表面模型；
27、利用所述离散点数据对所述初始nurbs表面模型进行局部修正，通过调整控制点位置和权重，得到优化的nurbs表面模型；
28、计算所述优化的nurbs表面模型与所述点云数据和所述离散点数据之间的欧氏距离，生成空间误差分布场；
29、基于所述空间误差分布场，对所述优化的nurbs表面模型实施自适应细分，在误差值超过预定阈值的区域插入新的节点和控制点；
30、应用加权最小二乘算法，根据所述点云数据和所述离散点数据的各自测量不确定度，对细分后的nurbs表面模型进行整体优化，得到工件表面的预测模型。
31、可选的，所述基于所述预测模型识别待优化区域，在所述待优化区域进行补充测量并更新预测模型，重复执行直至满足预设条件，包括：
32、对所述预测模型进行曲率分析，计算模型表面各点的高斯曲率和平均曲率；
33、基于预先设定的曲率阈值向量，将超出阈值范围的区域标记为几何复杂区域；
34、对所述预测模型与原始点云数据和离散点数据进行偏差分析，计算每个数据点到模型表面的欧氏距离；
35、根据预先确定的偏差容差，将偏差超过容差的区域标记为高误差区域；
36、将所述几何复杂区域与所述高误差区域进行布尔交集运算，得到待优化区域；
37、在所述待优化区域内，利用空间聚类算法生成补充采样点的分布；
38、控制接触式测量头对所述补充采样点进行测量，获取补充离散点数据；
39、将所述补充离散点数据与原有数据集合并，使用nurbs插值方法更新预测模型；
40、计算更新后的预测模型与所有测量数据点之间的均方根误差；
41、判断所述均方根误差是否小于预设阈值，或迭代次数是否达到预设上限；若两个条件均不满足，则返回步骤“对所述预测模型进行曲率分析”继续执行；若满足任一条件，则终止迭代过程。
42、可选的，所述利用最终的预测模型重建工件的表面模型，提取工件的几何特征参数并计算所述几何特本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种坐标测量机，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的坐标测量机，其特征在于，所述移动架(3)包括设于所述工作台(2)顶部的Z1轴(31)和Z2轴(32)，所述Z1轴(31)和Z2轴(32)并行延伸且间隔布置，所述Z1轴(31)和Z2轴(32)均可在所述机架(1)的高度方向上移动；
3.根据权利要求1所述的坐标测量机，其特征在于，所述工作台(2)包括台本体(21)和可转动地设于所述台本体(21)上的转台(22)，所述转台(22)的转轴在所述机架(1)的高度方向上延伸，所述转台(22)用于放置待测工件。
4.一种坐标测量方法，其特征在于，所述坐标测量方法运用于如权利要求1至3任一项所述的坐标测量机，所述坐标测量方法包括：
5.根据权利要求4所述的坐标测量方法，其特征在于，所述基于激光扫描测头获取工件的点云数据，对所述点云数据进行特征提取，得到工件的特征信息，包括：
6.根据权利要求4所述的坐标测量方法，其特征在于，所述基于所述特征信息生成接触式测量的采样策略，利用接触式测量头按照所述采样策略对工件进行测量，获取离
7.根据权利要求4所述的坐标测量方法，其特征在于，所述对所述点云数据和所述离散点数据进行融合处理，得到工件表面的预测模型，包括：
8.根据权利要求4所述的坐标测量方法，其特征在于，所述基于所述预测模型识别待优化区域，在所述待优化区域进行补充测量并更新预测模型，重复执行直至满足预设条件，包括：
9.根据权利要求4所述的坐标测量方法，其特征在于，所述利用最终的预测模型重建工件的表面模型，提取工件的几何特征参数并计算所述几何特征参数的统计置信区间，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种坐标测量机，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的坐标测量机，其特征在于，所述移动架(3)包括设于所述工作台(2)顶部的z1轴(31)和z2轴(32)，所述z1轴(31)和z2轴(32)并行延伸且间隔布置，所述z1轴(31)和z2轴(32)均可在所述机架(1)的高度方向上移动；
3.根据权利要求1所述的坐标测量机，其特征在于，所述工作台(2)包括台本体(21)和可转动地设于所述台本体(21)上的转台(22)，所述转台(22)的转轴在所述机架(1)的高度方向上延伸，所述转台(22)用于放置待测工件。
4.一种坐标测量方法，其特征在于，所述坐标测量方法运用于如权利要求1至3任一项所述的坐标测量机，所述坐标测量方法包括：
5.根据权利要求4所述的坐标测量方法，其特征在于，所述基于激光扫...
【专利技术属性】
技术研发人员：李成，肖野原，刘小员，
申请(专利权)人：深圳力合精密装备科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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