[发明专利]一种基于区间层次分析法的三坐标测量机精度分配方法

说明书

本发明公开了一种基于区间层次分析法的三坐标测量机精度分配方法，首先建立CMM准刚体模型；然后结合CMM整机精度设计要求，利用LASSO算法和QR分解方法求解该精度要求下的21项几何误差；基于CMM的机械结构，建立CMM整机的精度层次结构；再利用区间层次分析法构建CMM不同零部件的区间判断矩阵；对构建的区间判断矩阵进行一致性检验；利用计算特征根向量法求解21项几何误差相对于CMM主要零部件的区间权重向量；然后，对区间权重解模糊化，并将权重向量归一化处理；通过向量计算法将CMM整机精度的权重自顶向下进行分配计算，最终得到CMM关键零部件相对于整机精度的综合权重。本发明能够有效提高CMM整机设计效率和实现最低成本的目标。

技术领域

本发明涉及一种三坐标测量机(Coordinate Measuring Machine，简称CMM)精度分配方法，特别是涉及一种基于区间层次分析法的三坐标测量机精度分配方法。

背景技术

CMM产品在方案设计阶段，需要根据整机精度设计要求，设计其主要零部件的精度。以整机精度为目标，综合考虑加工及装配工艺性、效率等因素，合理的进行关键零部件的精度分配，并在此基础上综合考虑成本等因素对零部件精度进行优化。目前国内外对于CMM的精度分配主要通过以下几种方法：一种方法是通过建立几何误差模型进行精度分配；另一种方法是通过已有的CMM设计方案进行类比与相似设计；还有沿用比较传统的类比、查询、经验估计等方式进行精度分配设计。由于以上方法难以高效的完成产品精度分配设计，并过多依赖个人的经验和主观偏好，很难保证CMM产品在实用效益和经济效益之间的平衡性。

为此有必要发明一种基于区间层次分析法的三坐标测量机精度分配方法。通过在方案设计阶段完成对CMM主要零部件的精度分配，以提高CMM产品的性价比。

发明内容

本发明提供一种方法，引用(申请号/专利号：CN 202010896543.1“基于LASSO算法求解三坐标测量机21项几何误差的方法”)中CMM几何误差求解方法，通过对CMM整机精度结构进行层次划分，获取CMM关键零部件相对于整机精度的综合权重，实现在方案设计阶段对CMM的整机精度进行合理分配设计，得到CMM关键零部件的分配精度。本方法具有操作简单、高效便捷等特点。

为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的：

一种基于区间层次分析法的三坐标测量机精度分配方法，该方法包括下述步骤：

步骤一：构建CMM的准刚体模型。

在没有复杂变形时，CMM的各零部件可近似看作刚体。CMM有4个作相对运动的部件：工作台、桥框、滑架与主轴。在这4个作相对运动的部件上建立直角坐标系：OXYZ，O₁X₁Y₁Z₁，O₂X₂Y₂Z₂，O₃X₃Y₃Z₃。坐标系都通过一定的连接杆分别与移动桥和滑架相连。测头固定安装在主轴上，测端在主轴坐标系具有坐标(x_p0,y_p0,z_p0)。在CMM上测量工件的某一点的坐标时，测量结果由测端与工件相对位置确定。若测端P0由点(x_p0，y_p0，z_p0)分别沿着X，Y，Z轴移动x,y,z，考虑CMM几何误差的存在，测端在OXYZ坐标系中的位置变为(x’,y’,z’)，(x’,y’,z’)与(x+x_p0,y+y_p0,z+z_p0)之差为测量误差。根据不同运动轴的几何误差和运动关系，结合空间坐标转换，获得体积误差与21项几何误差的关系模型。

步骤二：基于准刚体模型结合CMM整机设计精度要求，对CMM的21项几何误差求解。