[发明专利]一种基于安装误差提取及修正的工件加工误差分析方法

说明书

本发明提供了一种基于安装误差提取及修正的工件加工误差分析方法。该方法基于四轴联动测量平台，根据工件参数建立其数学模型，采用随动轨迹路径规划采集工件测量数据；获取工件安装基准相对于测量平台回转轴的安装误差，基于坐标变化原理分析得出工件的安装误差矩阵，量化安装误差；将机器坐标系下所采集的测量数据经安装误差补偿后变换到工件坐标系下，完成安装误差修正；与数学模型进行最优匹配，消除系统误差；利用匹配后的数据进行误差分析，从而提高误差分析精度。

技术领域

本发明属于复杂形线的精密测量领域，具体涉及基于四轴测量中心的蜗杆偏心与倾斜安装误差提取及修正方法。

背景技术

蜗杆在传动系统中起到了重要的作用，具有结构紧凑、平稳、低噪声、传动比大的优良特性。在蜗杆的检测中，对于上下没有顶尖孔的蜗杆，安装找正通常比较繁琐，且找正后的蜗杆与测量机的回转轴线仍然有较大空间倾斜偏转，最终的测量结果受到蜗杆装夹的影响，并不能反映蜗杆的真实加工误差情况。因此测量过程中将安装误差的影响减小到最低才能反映出蜗杆的真实加工质量，以便进行有效的成品检测。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于安装误差提取及修正的工件加工误差分析方法。

为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：

1)建立工件的数学模型，根据所述数学模型规划工件测量路径；将工件安装于测量平台后驱动工件回转，回转过程中利用测头按照所述测量路径或根据随动路径规划修正的测量路径采集得到工件测量数据；

2)获取工件安装基准相对于测量平台回转轴的安装误差，基于坐标变换原理得出工件的安装误差矩阵；

3)将工件测量数据经安装误差补偿后转换到工件坐标系，将转换到工件坐标系下的工件测量数据与所述数学模型进行空间位置最优匹配；

4)经过步骤3)后，利用经过所述最优匹配的工件测量数据进行误差分析。

所述随动路径规划修正包括以下步骤：根据建立的工件数学模型，完成误差分析参数测量路径规划，测量时根据测头已经采集到的测量数据拟合出对应的轮廓形状，对即将要测量的位置进行插值，根据插值结果预测下一实际测量点的位置，根据预测的测量点位置实时调整测量路径轨迹。

所述步骤2)具体包括以下步骤：计算确定测量平台上工件安装倾斜关系，根据该关系建立工件坐标系，根据机器坐标系到工件坐标系的平移矩阵和旋转矩阵确定工件的安装误差矩阵。

所述工件坐标系的建立包括以下步骤：在机器坐标系下采集工件两个加工基准截面位置数据，根据该位置数据拟合出两个圆的半径和圆心位置参数，以两个圆的圆心连线为工件坐标系z′轴，z′轴和机器坐标系的x轴向量叉乘确立工件坐标系y′轴，y′轴与z′轴向量叉乘确立工件坐标系x′轴。

所述安装误差补偿包括以下步骤：将所述测量数据与安装误差矩阵相乘，获得转换后的工件坐标系下的工件测量数据。

所述空间位置最优匹配包括以下步骤：计算转换到工件坐标系下的工件测量数据与该测量数据在工件数学模型表面空间投影的距离，然后确定使得测头在工件表面实际接触位置各点与对应投影点距离的平方和取最小值所对应的数据点空间位置，该数据点空间位置即为最优的匹配位置；确定最优匹配位置后，将工件坐标系下的工件测量数据沿整体空间变换到最优匹配位置处。

所述工件选自蜗杆等回转体型工件。

所述测量平台选自四轴测量中心，所述四轴测量中心包括测头、用于控制测头位置的三轴运动系统以及可以与三轴运动系统联动的回转台，工件装夹在回转台上。

所述测量平台的机器坐标系标定于回转台。

本发明的有益效果体现在：