[发明专利]一种关节臂式坐标测量机的零位标定方法

说明书

技术领域

本发明属于测试技术及仪器领域，特别是涉及一种关节臂式坐标测量机的零位标定方法。 

背景技术

国民经济和国防的发展对各种复杂零件的精度越来越高，对于这些高精度零件的需求，使得关节臂式坐标测量机得以普遍的应用。关节臂式坐标测量机是一种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，关节臂式测量机一般对应于几个方向的运动，只有规定了各个运动的零位，测量机的运动才能以此为基础来进行描述，因此，对关节臂式坐标测量机各轴零位进行准确标定是实现零件原位精确测量的先决条件。 

如图1所示，关节臂式坐标测量机总共有5个运动轴，即x向的水平运动、z向的竖直运动、关节臂的旋转运动、REVO测头回转体绕B轴旋转运动和REVO测头回转体绕A轴旋转运动；如图2所示，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；通过对这五个自由度的运动对物体进行测量，关节臂式坐标测量机对应于几个方向运动，只有规定了这五个方向运动的参考点，测量机的运动才能以此为基础来进行描述，参考点选择的不同，对于同一运动的描述就不同，零位就是起到参考点的作用。 

发明内容

本发明针对现有技术存在的关节臂式坐标测量机标定零位不确定问题，本发明提供一种关节臂式坐标测量机的零位标定方法。为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案，关节臂式坐标测量机的零位标定在如下装置进行： 

装置由REVO测头、关节臂、z向运动部件、x向运动部件、误差补偿系统、数据处理与控制计算机和电动机组成，其中z向运动部件包括z向滑板和z向导轨座，x向运动部件包括x向滑板和x向导轨座；REVO测头安装在关节臂的前端，REVO测头上的两个回转体分别可绕着A轴或者B轴旋转运动；关节臂可以沿着关节臂旋转轴做旋转运动，转过的角度由轴系上的测角系统测得； 

所述的关节臂的旋转轴的底座固定在z向滑板上，z向滑板上的两个滑块与z向导轨座导轨构成了z向直线运动体系，z向滑板上设置有光栅尺，z向导轨座上设置有读数头，利用光栅尺与读数头读出z向滑板相对于z向导轨的移动量，在计算机的控制下，电动机经过其减速箱和丝杆带动z向滑板移动到所需位置； 

所述的z向导轨座固定在x向滑板上，x向滑板上的的两个滑块与x向导轨座导轨构成了x向直线运动体系，x向滑板设置有光栅尺，x向导轨座上设置有读数头，利用光栅尺与读数头读出x向滑板相对于底座的移动量，在计算机的控制下，电动机经过其减速箱和丝杆带 动x向滑板移动到所需位置； 

所述方法包括下列步骤： 

建立如图1所示的坐标系，x轴与x向运动轴线平行，z轴与z向运动轴线平行，y轴垂直于x轴和z轴,在测头的测量平面上放置一个方箱，所设置的方箱为四个面为标准平面的理想方箱； 

1.确定关节臂的零位标定，按照如下的步骤： 

定义关节臂的轴线与REVO测头的B轴轴线所确定的平面与x运动方向平行时，关节臂的位置为关节臂的零位。标定方法如下： 

(1)方箱位置的调整；方箱如图3所示放置，只移动坐标机的x轴和z轴，使用REVO测头测量方箱表面F不同位置的三个点，调整方箱的位置，直到测量该平面上的任意三个点时，REVO测头B轴角度读数相同，此时该被测平面与xoz平面平行。 

(2)如图4所示，将一直尺靠在方箱一侧面上，假定直尺与方箱都为理想量具，则直尺代表的直线与x轴垂直。旋转关节臂，保持REVO测头的B轴和A轴不动，利用测角系统，REVO测头在直尺上测量点M，此时关节臂的角度读数为旋转关节臂取对称点N,关节臂的角度读数为因为三角形MNP为等腰三角形，则关节臂的零位点

2.REVO测量头绕B轴转动的零位标定 

定义REVO测头的探针处在B轴的轴线与关节臂转轴轴线所确定的平面上时为REVO测头绕Ｂ轴转动的零位。REVO测头绕B轴转动的零位标定在关节臂零位标定的基础上进行。标定方法如下： 

(1)把关节臂调整为零位； 

(2)如图5所示，调整方箱使面F与xoz面平行；如图6，REVO测头在面F上测量点A,记下此时Ｂ轴角度读数θ₁，绕B轴旋转REVO测头，在面F上取对称点Ｂ，此时Ｂ轴角度读数为θ_２。因为三角形OAB为等腰三角形，且面F与ｘ方向平行，则有： 

∠BOC=∠COD=(θ₂-θ₁-180°)／２   ② 

B轴的零位计算公式为：