[发明专利]一种大尺寸关节臂式坐标测量机的标定方法

说明书

本发明公开了一种大尺寸关节臂式坐标测量机的标定方法，属于精密测量方法领域。针对现有坐标测量机中选用D‑H模型误差参数不全面，忽视柔性误差，从而存在运算效率不高、测量精度不准确的问题，本发明提供一种大尺寸关节臂式坐标测量机的标定方法，该方法包括测量仪配合大尺寸关节臂式坐标测量机测量一固定点，通过改变测量机姿势角度编码器记录每组测量机姿势下的关节角度值；每组数据通过数学模型得出测头的坐标值；构建目标函数；运用改进后的非常快速模拟退火算法求解目标函数，得到最优解；根据求解后的最优解进行大尺寸关节臂式坐标测量机中广义几何误差参数误差值的标定。本发明在标定时保留可及时更新的中间最优解从而提高测量效率和精度。

技术领域

本发明属于精密测量方法领域，更具体地说，涉及一种大尺寸关节臂式坐标测量机的标定方法。

背景技术

随着我国制造业的迅猛发展，先进的计量测试仪器逐渐引起人们的重视，三坐标测量机是一种高效率、高集成度的精密测量仪器，被广泛应用于机械制造、电子、汽车和航空航天等领域。但在产品快速反求设计、产品加工质量在线检测、大中型零件精度检验等场合，常规的三坐标测量机则难以适应，近年来出现了关节臂式坐标机可以成功解决上述问题。

关节臂式三坐标测量机则是计量测试中重要的一种新型精密测量仪器。与传统的三坐标测量机相比，关节臂式坐标测量机具有体积小、质量轻、便于携带、测量灵活、测量空间大、环境适应性强、成本低等优点。但是由于其结构环节较多，结构误差累计放大等因素，其测量精度难以保证，由于高精度的关节臂式三坐标测量机价格昂贵，因而如何采用低精度的关节臂式三坐标测量机实现高精度测量，一直是人们研究的对象。

传统的关节臂式坐标测量机各杆件坐标系转换关系根据D-H方法构建模型，由于存在加工误差、组装误差和连杆变形等问题，忽视了静态的柔性误差，因此建立广义几何误差模型并准确标定一些广义的几何误差参数从而提高精度，标定算法是解决广义几何误差参数的主要方法，其选择取决于其收敛速度和识别效率。关节臂式坐标测量机的主要采用的非线性最小二乘法相比于其他算法收敛速度快，稳定性高，但对所拟合的数学模型是有一定要求的，而模拟退火算法(SimulateAnneal Arithmetic，SAA)是一种求解组合优化问题的一种有效方法，用来在一个大的搜寻空间内找寻命题的最优解，但是SAA对整个搜索空间的状况了解不多，不便于使搜索过程进入最有希望的搜索区域，从而使得其运算效率不高。

发明内容

1、要解决的问题

针对现有坐标测量机中选用D-H模型误差参数不全面，忽视柔性误差，从而存在运算效率不高、测量精度不准确的问题，本发明提供一种大尺寸关节臂式坐标测量机的标定方法，该方法可以在算法搜索过程中保留可及时更新的中间最优解，提高测量效率和精度。

2、技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种大尺寸关节臂式坐标测量机的标定方法，其步骤为：

(1)：测量仪配合大尺寸关节臂式坐标测量机测量一固定点，通过改变测量机姿势，测量机中的角度编码器记录每组大尺寸关节臂式坐标测量机姿势下的关节角度值；

(2)：每组数据通过基于广义误差理论的数学模型得出每组测头的坐标值；

(3)：构建目标函数；

(4)：运用改进后的非常快速模拟退火算法求解目标函数，得到最优解；

(5)：根据求解后的最优解进行大尺寸关节臂式坐标测量机中广义几何误差参数误差值的标定。