[发明专利]一种天线反射器复材模具型面精度在位测量方法及系统

说明书

一种天线反射器复材模具型面精度在位测量方法及系统，用于天线反射器碳纤维复合材料模具机械加工过程中型面精度的测量，基于激光跟踪仪和机器人集成测量系统的测量数据的快速获取和分析，针对现有技术测量过程中复材模具搬运次数多、测量精度受机床轴系误差影响大等缺点，解决了复材模具加工、检测之间的搬运问题，同时使用独立于机床的测量设备，使复材模具型面测量评价客观真实，通过模具抛物面型面点云的高效自动采样解决了逐点触测耗时长的问题。

技术领域

本发明涉及一种天线反射器复材模具型面精度在位测量方法及系统，属于精度测量领域。

背景技术

随着大口径卫星天线系统对型面天线反射面的型面精度要求的大幅度提高，对其成型模具的要求也相应提高，而复材模具与天线反射器产品的热物理性能具有天然的一致性，是大口径天线反射器成型的优选模具。大口径复合材料模具的研制方法主要是通过树脂母模翻模直接成型，成型精度达到0.05mm RMS后很难进一步提高，因此需通过研抛加工进一步提高复材模具型面精度，即利用型面测量数据指导型面分区域研抛加工，从而实现复材模具的高效修形。因此，模具加工过程中的型面精度测量至关重要。

目前，针对大口径高精度复材模具型面的检测方法主要是基于三坐标测量机的离线检测或基于高精度加工机床检测系统的在线检测。环境的温度及湿度等因素对三坐标测量机的测量结果影响较大，因此三坐标测量机需与研抛设备隔离并位于温湿度较为恒定的机房内。基于三坐标测量机的离线检测需要在研磨后卸下装夹，将复材模具由研抛设备搬运至三坐标测量机重新装夹，测量并出具测量结果后将复材模具再重新搬运至研抛设备装夹固定，以测量结果指导研抛设备进行精确研磨。为得到满足型面精度要求的复材模具，以上过程需多次往复。多次搬运及多次装夹会降低测量数据对研抛加工指导的准确性，进而对模具的研抛加工精度、测量效率等产生较大影响。三座标测量机测量原理为逐点触测，测量时长随着测点的增多而明显增加，这也是制约其测量效率的重要因素。基于高精度加工机床检测系统的在线检测对模具的研抛过程进行监测，复材模具在研抛设备上完成研抛后，不需要改变复材模具装夹状态，由研抛设备将研抛刀具替换为测量头，利用机床自身的加工轴带动测量头对复材模具型面进行测量。基于高精度加工机床检测系统的在线检测虽避免了复材模具在研抛设备及测量机之间的搬运及装夹问题，但其测量精度受机床精度影响，对机床自身的运动精度要求较高，且测量和加工使用相同的评价标准，难以得到客观真实的加工效果评判。此外，基于三坐标测量机的离线检测和基于高精度加工机床检测系统的在线检测均使用通用数据处理软件进行型面精度解算，通用数据处理软件解算流程及操作复杂，对人员要求高，且不能获得限定条件下的最优解。

发明内容

本发明解决的技术问题是：针对现有技术测量过程中复材模具搬运次数多、测量精度受机床轴系误差影响大、逐点触测耗时长等缺点，提出一种天线反射器复材模具型面精度在位测量方法及系统。

本发明解决上述技术问题是通过如下技术方案予以实现的：

一种天线反射器复材模具型面精度在位测量方法，步骤如下：

(1)获取待测量复材模具制作用三维模型，并建立三维模型工件坐标系，并在三维模型表面预设待测量点；

(2)根据步骤(1)预设待测量点确定六自由度机器人于工件坐标系内的测量路径；

(3)将待测量复材模具装配到位后，建立六自由度机器人基坐标系，获取机器人基坐标系及工件坐标系的坐标转换矩阵，将步骤(2)所得测量路径转换为基坐标系下的靶球测量路径；

(4)根据步骤(3)所得基坐标系下六自由度机器人的靶球测量路径，调整工业六自由度机器人机械臂姿态进行模具型面在位测量；

(5)获取基坐标系下，沿六自由度机器人的靶球测量路径在位测量的实测点坐标，同时将工件坐标系下预设待测量点坐标转换至基坐标系靶球球心运动点，根据实测点坐标及基坐标系靶球球心运动点坐标计算型面精度。