[發明專利]一種觸針式輪廓儀傳感器非線性誤差的校正方法

無效

• 申請號: 201210125998.9
• 申請日: 2012-04-26
• 公開（公告）號: CN102654395A
• 公開（公告）日: 2012-09-05
• 發明（設計）人: 衷穎杰;常素萍;謝鐵邦;盧文龍
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G01B21/20
• 分類號: G01B21/20
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 朱仁玲

技術領域

本發明屬于高精度傳感器領域，更具體地，涉及一種觸針式輪廓儀傳感器非線性誤差的校正方法。

背景技術

隨著現代工業技術的不斷發展，各種各樣的復雜零件的不斷出現，對零件表面輪廓的測量，特別是大范圍、高精度的測量需求也越來越迫切。根據測量原理的不同，一般可以將表面輪廓的測量儀分為兩類：觸針式輪廓測量儀和非觸針式輪廓測量儀。由于觸針式輪廓測量儀測量重復性好，測量范圍大，測量結果穩定可靠以及測量精度較高，因此一直作為一種最基本而且被廣泛使用的表面輪廓檢測方法。然而，當觸針式輪廓儀在進行輪廓測量時，測針會圍繞固定支點轉動，所以當測量范圍越大時，測桿轉動的角度也越大，最終將導致測量結果產生較大的誤差。

目前主要有專利200610200069.4所公布的零位跟蹤的工作臺，但由于在每次測量時工作臺都要回到零位，所以測量速度較慢，而且整個測量工作臺阿貝誤差較大；此外，英國Rank?Taylor?Hobson研制的Form?Talysurf?PGI則采用標準球冠進行校正，但當所要測量范圍較大時，球冠也要求較大，所以成本較高，而且算法比較復雜。

發明內容

針對現有技術的缺陷，本發明的目的在于提供一種觸針式輪廓儀傳感器非線性誤差的校正方法，其使用簡單、效率高、成本低、精度高、適用范圍廣，并能對觸針式輪廓儀傳感器的全量程誤差進行補償。

為實現上述目的，本發明提供了一種觸針式輪廓儀傳感器非線性誤差的校正方法，包括以下步驟：

(1)調整輪廓儀傳感器的位置，使其觸針與垂直微位移工作臺的工作面相接觸；

(2)確定垂直微位移工作臺在垂直方向上運動的距離Y以及采樣間距y；

(3)通過計算機和控制箱后發出信號1、2、...、n來控制垂直微位移工作臺的電機轉動，電機帶動垂直微位移工作臺上下運動，從而帶動輪廓儀傳感器的觸針運動，其中n＝Y/y；

(4)垂直微位移工作臺上的激光測距儀分別根據信號1、2、...、n測量垂直微位移工作臺在垂直方向上相對于初始位置的位移量y₁、...、y_n，同時輪廓儀傳感器的計量系統分別根據信號1、2、...、n測量輪廓儀傳感器的觸針在垂直方向上相對于初始位置的位移值y₁’、...、y_n’；

(5)將兩組數據y₁、y₂......y_n以及y₁’、y₂’......y_n’以一一對應的方式保存在垂直方向的誤差查找表中；

(6)取下垂直微位移工作臺，并將楔形斜塊放置在水平工作臺上；

(7)調整輪廓儀傳感器的位置，使其觸針與楔形斜塊的斜面相接觸；

(8)確定水平工作臺在水平方向上運動的距離X以及采樣間距x；

(9)通過計算機和控制箱后發出信號1’、2’、...、n’來控制水平工作臺的電機轉動，電機帶動水平工作臺水平運動，從而帶動楔形斜塊和傳感器的觸針運動，其中n’＝X/x；

(10)水平工作臺上的激光測距儀分別根據信號1’、2’、...、n’測量水平工作臺在水平方向上相對于初始位置的位移量X₁’、...、X_n’，同時輪廓儀傳感器的計量系統分別根據信號1’、2’、...、n’測量輪廓儀傳感器的觸針在垂直方向上相對于初始位置的位移值A₁’、...、A_n’；

(11)判斷A₁’是否和步驟(4)中得到的位移值y₁’、y₂’......y_n’中的一個數值y_i’相等，若相等，則將A₁更新為y_i’在垂直方向的誤差查找表中對應的y_i，若不相等，則進一步確定A₁’位于y₁’、y₂’......y_n’中哪兩個相鄰的數值之間，若y_j’＜A₁’＜y_j+1’，則將A₁更新為y_j+1’在垂直方向的誤差查找表中對應的y_j+1；