[發(fā)明專利]一種齒輪測量中心零點標定的測量方法及測量用附件

有效

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• 申請日: 2010-07-08
• 公開（公告）號: CN101886921A
• 公開（公告）日: 2010-11-17
• 發(fā)明（設計）人: 盧春霞;王建華;勞奇成;陳曉東;高紅紅;王洪喜;劉波;祝強
• 申請（專利權）人: 西安工業(yè)大學
• 主分類號: G01B21/00
• 分類號: G01B21/00;G01B21/04;G01M13/02
• 代理公司: 西安新思維專利商標事務所有限公司 61114
• 代理人: 黃秦芳

技術領域

本發(fā)明涉及四坐標測量機技術領域，具體涉及一種齒輪測量中心零點標定的測量方法及測量用附件。

背景技術

齒輪測量中心是信息技術、計算機技術和數控技術在齒輪測量儀器上集成應用的結晶,是坐標式齒輪測量儀器發(fā)展中的一個里程碑。主要用于齒輪單項幾何精度的檢測,也可用于齒輪整體誤差的測量。它具有測量范圍廣、精度高、效率高等特點。

齒輪測量中心實質上是含有一個回轉角坐標的四坐標測量機——圓柱坐標測量機。使用時，工件安裝在固定在回轉中心軸線上的兩個頂尖之間，記錄工件表面一系列點的絕對坐標值（即相對于回轉中心的各軸位置示值），通過一定算法計算得到工件的誤差。齒輪測量中心的絕對零點即為回轉軸的回轉中心。但是每次系統(tǒng)斷電前各軸所處的位置是隨機的，當系統(tǒng)上電后，各軸坐標示值自動清零，所以各軸示值均是在當前相對零點下的坐標值，而不是以回轉中心為零點的坐標系下的坐標值，這樣就要求在工件測量前必須標定齒輪測量中心的零點坐標。

為了標定齒輪測量中心的零點坐標，目前經常使用的有兩種方法：

一、標準芯棒標定法：將一標準芯棒裝夾在回轉中心的頂尖上，通過測頭接觸測量芯棒上多點位置，通過最小二乘圓擬合方法可計算出芯棒的圓心亦即回轉中心的位置值。

受到由于測量誤差的影響，任一點的位置誤差都將引起計算圓心與實際圓心的偏差，因此在采用最小二乘圓擬合方法時，在圓周上測量的點數越多，所測量點分布的位置越廣，則其擬合的結果精度越高，最佳方案的是圓周內均布的多點測量。反之測量誤差越大。由于受到測頭安裝位置的影響（假設不受R軸行程的影響）測頭也最多能接觸到半個圓周，因此在坐標系建立時，一般要求測頭的行程必須能夠通過回轉中心位置，所測量到的六點應盡可能的均布半圓。

標準芯棒標定方法存在的缺點是：一般要求測頭的行程必須能夠通過回轉中心位置才能進行零點的正確建立。測量尺寸較大的工件時，由于實際測量過程中往往要求測頭處于工件靠近外徑的地方進行測量，所以必須保證測量的行程比較大（從R=0到R>工件外徑）。但由于受到機械尺寸行程限制，往往無法實現大工件的測量。

二、固定球/塊規(guī)標定法：將一個標準球/塊規(guī)固定安裝在齒輪測量中心的非回轉軸臺上的某一固定位置上（即該位置不能在回轉軸臺上），事先通過塊規(guī)等儀器檢測得到該標準球球心/塊規(guī)與回轉中心的相對位置值，并將此作為齒輪測量中心的固定機械屬性。工件測量前，通過測頭接觸測量標準球/塊規(guī)，可以計算得到標準球/塊規(guī)的相對于測頭的位置，從而可以得到測頭相對于回轉中心的相對位置。該方法不要求測頭行程必須達到回轉中心位置，因此可以實現大工件的測量。

固定球/塊規(guī)標定法存在的缺點是：由于受到機械尺寸行程限制，為了避免干涉固定球/塊規(guī)往往必須將標準球/塊規(guī)放置于離回轉中心較遠位置，這樣雖然可以進行大尺寸工件的測量，但在此位置無法對小尺寸工件進行測量。如果要滿足測量小尺寸工件的要求，必須將標準球/塊規(guī)放置在離回轉中心較近位置，但在測量大尺寸工件時標準球/塊規(guī)與工件又容易產生干涉問題。為了實現不同工件的測量，操作人員在必要時需要改變標準球/塊規(guī)的位置，而標準球/塊規(guī)與回轉中心相對位置的標定需要靠塊規(guī)等標準設備來檢測，控制過程復雜。因此本方法存在著因測量行程引起的齒輪測量中心零點標定不方便，從而不能同時滿足大、小尺寸工件測量要求的問題。

發(fā)明內容

本發(fā)明要提供一種齒輪測量中心零點標定的測量方法及測量用附件，以克服現有技術存在的因測量行程引起的齒輪測量中心零點標定不方便的問題。

為了克服現有技術存在的問題，本發(fā)明的解決方案是：

一種齒輪測量中心零點標定的測量方法，是將標準球設置于回轉軸臺上部空間的任意一個測頭可接觸到的測量位置，先得到球心的絕對坐標（T1,R1，q1），然后通過轉動回轉軸使回轉軸臺轉動，使標準球旋轉到另一角度，得到球心的另一個絕對坐標（T2,R2，q2），然后推算出回轉中心的位置（T0,R0）:

上述方法的具體步驟是：

第一步：將標準球放置在齒輪測量中心的回轉軸臺上部空間的合適位置，保證測頭在行程范圍內能夠接觸上標準球；

第二步：根據測頭的測力方向，手動移動測頭使之處于與標準球測力方向一致的正前方；

第三步：在齒輪測量中心的帶動下，帶動測頭與標準球接觸，并測量得到與標準球與測頭接觸的水平截面半圓范圍內均勻的六個點，并根據最小二乘圓法計算得到球心的??各軸坐標值（T1,R1，q1）；