[发明专利]关节臂式坐标测量机中REVO测头位置姿态标定方法

说明书

技术领域

本发明属于测试技术及仪器领域，具体讲，涉及关节臂式坐标测量机中REVO测头位置姿态标定方法。

背景技术

国民经济与国防的发展对于产品的精度要求越来越高，各种形状复杂的零件所占的比重越来越大。这些高精度复杂零件加工时间长、加工费用高，不合格品带来的损失大。在加工工艺过程中采用适当的检测装置，适时地检测加工件的各种尺寸、形状、位置参数，对于提高加工精度，保证产品质量、防止或减少废品，具有重要意义。

由于加工、安装误差等因素的影响，坐标测量机存在很多系统误差，如各个运动轴的平行度、连接板的长度、零点等，它们实际的尺寸与设计的理论值相差很大，必须通过标定的方法，得到各系统误差的具体数值，然后对测量模型进行修正补偿，才能使测量机具有较高的精度。

图1所示的关节臂式坐标测量机是一专用于发动机整体叶盘、大型齿轮、大型箱体等在线原位测量的仪器，该测量机总共有5个运动轴，即x向的水平运动、关节臂的旋转运动、z向的竖直运动、REVO测头回转体绕其A轴和B轴的旋转运动，通过这五个自由度的运动对待测物体进行测量。其中，REVO测头回转体在水平面内的旋转轴为A轴，在竖直面内的旋转轴为B轴，如图2所示。由于加工安装误差的存在，A轴与x向运动轴线、B轴与z向运动轴线存在平行度误差。因此需要对两个平行度误差进行标定，从而建立测量数学模型。现有技术中没有相关记载，因而测量结果精度不高。

发明内容

本发明旨在解决克服现有技术的不足，提供一种能够提高测量精度的关节臂式坐标测量机标定方法，为达到上述目的，本发明采取的技术方案是，关节臂式坐标测量机中REVO测头位置姿态标定方法，在下述装置上进行：

装置由由关节臂、REVO测头、z向运动部件、x向运动部件、误差补偿系统及数据处理与控制计算机、电动机组成；

节臂采用比重小、弹性模量大的碳素纤维制作；关节臂的前端安装有REVO测头，关节臂套装在径向与轴向运动误差小、角摆运动误差小的精密轴系上，精密轴系末端安装有电机，电机带动精密轴系及关节臂做旋转运动，转过的角度由轴系上的精密测角系统测得。

z向运动部件由z向滑板、导轨座组成，精密轴系的座固定在z向滑板上，z向滑板上的两个滑块与z向导轨座上的精密导轨构成直线运动导轨副，z向滑板和z向导轨座上分别装有光栅尺与读数头，利用光栅尺与读数头读出z向滑板相对于z向导轨座的移动量，在计算机控制下，电动机经过其减速箱和丝杠带动z向滑板移动到所需位置；

x向运动部件由x向滑板构成，z向导轨座固定在x向滑板上，x向滑板上的滑块与机床基座上的精密导轨构成直线运动导轨副，x向滑板和基座上分别装有光栅尺与读数头，利用该光栅尺与读数头读出x向滑板相对于基座的移到量；在计算机控制下，第三个电动机经过其减速箱和丝杠带动x向滑板移动到所需位置；

所述方法包括下列步骤：

建立坐标系，x轴与REVO测头x向运动轴线平行，z轴与REVO测头z向运动轴线平行，y轴垂直于x轴和z轴；

按如下步骤标定REVO测头的B轴与z向运动轴线的平行度：

首先，让REVO测头绕B轴转动，测头测量水平放置的标准平面上的一条圆弧线，获得平面相对于B轴轴线的倾斜信息：在圆弧线上取有代表性的3点A、B、C，REVO测头示值对应坐标分别为(x_A，y_A，z_A)、(x_B，y_B，z_B)、(x_C，y_C，z_C)，D点为线段BC的中点，D点坐标(x_D，y_D，z_D)，设平面是理想的，没有误差，或已对其误差进行补偿，则平面相对于B轴轴线绕x轴的倾斜度θ₁可表示为：

θ₁＝(z_B-z_C)/(y_B-y_C)                                           (1)

平面相对于B轴轴线绕y轴的倾斜度θ₂可表示为：