[發(fā)明專利]一種五坐標(biāo)測(cè)量機(jī)綜合誤差校準(zhǔn)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310579454.4
• 申請(qǐng)日: 2013-11-18
• 公開（公告）號(hào): CN103591913A
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王東;張露;王呈;王玉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 沈陽(yáng)黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): G01B21/00
• 分類號(hào): G01B21/00
• 代理公司: 沈陽(yáng)優(yōu)普達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 張志偉

1.一種五坐標(biāo)測(cè)量機(jī)綜合誤差校準(zhǔn)方法，其特征在于，具體步驟如下：

1)五坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的綜合誤差校準(zhǔn)設(shè)計(jì)

在五坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的轉(zhuǎn)臺(tái)上建立一個(gè)可隨轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)的工件坐標(biāo)系，對(duì)于一臺(tái)理想的五坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，轉(zhuǎn)臺(tái)上任一點(diǎn)在轉(zhuǎn)至空間任意位置時(shí)，對(duì)工件坐標(biāo)系來(lái)說都是不變的；若該點(diǎn)因空間位置改變而對(duì)其工件坐標(biāo)系發(fā)生變化，說明該點(diǎn)偏離了工件坐標(biāo)系，這是五個(gè)軸綜合誤差作用的結(jié)果，五軸分別為：X軸、Y軸、Z軸三個(gè)線性坐標(biāo)軸和轉(zhuǎn)臺(tái)上兩個(gè)相互垂直的轉(zhuǎn)軸：水平轉(zhuǎn)軸和傾斜轉(zhuǎn)軸；校準(zhǔn)方案的設(shè)計(jì)是通過測(cè)量安裝在轉(zhuǎn)臺(tái)上的檢測(cè)球心坐標(biāo)值的變化，來(lái)評(píng)價(jià)五坐標(biāo)測(cè)量機(jī)綜合精度的校準(zhǔn)結(jié)果；

在轉(zhuǎn)臺(tái)上的檢測(cè)球位置誤差方向是由徑向、切向和軸向確定的，校準(zhǔn)時(shí)對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)上處于空間各理想位置的檢測(cè)球進(jìn)行一系列測(cè)量，分別得到實(shí)際檢測(cè)球與各理想位置在三個(gè)方向上的誤差，并分別計(jì)算出徑向誤差FR、切向誤差FT和軸向誤差FA的最大變化范圍，以此來(lái)判定該測(cè)量設(shè)備是否符合規(guī)定的最大允許誤差值；

2)校準(zhǔn)裝置的建立

采用形狀經(jīng)校準(zhǔn)的兩標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)球，將檢測(cè)球?qū)桨惭b在轉(zhuǎn)臺(tái)半徑r處，盡量靠近轉(zhuǎn)臺(tái)傾斜轉(zhuǎn)軸的上方，高度差為△h；校準(zhǔn)時(shí)，用高球和低球分別進(jìn)行校準(zhǔn)，以誤差最大的檢測(cè)值作為校準(zhǔn)結(jié)果；

3)坐標(biāo)系的建立

在轉(zhuǎn)臺(tái)上建立一個(gè)直角工件坐標(biāo)系，滿足下列條件：

(1)檢測(cè)球心坐標(biāo)定義為原點(diǎn)；

(2)基準(zhǔn)軸Z軸平行于水平轉(zhuǎn)軸的軸線，定義為軸向；

(3)第2軸X軸平行于傾斜轉(zhuǎn)軸的軸線，定義為徑向；

(4)第3軸Y軸由Z軸和X軸確定并產(chǎn)生，定義為切向；

4)空間校準(zhǔn)點(diǎn)的理論位置

當(dāng)傾斜轉(zhuǎn)軸分別處于0°、30°、60°、90°位置，水平轉(zhuǎn)軸位置同時(shí)在0°～360°內(nèi)間隔為30°的各理論位置；

5)校準(zhǔn)過程

a)在五坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的測(cè)量軟件上建立理論位置點(diǎn)：按建立的理論位置分別建立坐標(biāo)系，以各個(gè)坐標(biāo)系原點(diǎn)代替理論位置，以理論位置的徑向、切向和軸向確定三個(gè)坐標(biāo)軸方向；

b)在五坐標(biāo)測(cè)量機(jī)上對(duì)標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)球心坐標(biāo)位置進(jìn)行實(shí)際檢測(cè)：

按上述建立各點(diǎn)坐標(biāo)系即理論位置，并對(duì)標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)球所處的實(shí)際位置進(jìn)行檢測(cè)，計(jì)算理想位置與實(shí)測(cè)位置的坐標(biāo)差值，如果轉(zhuǎn)臺(tái)和坐標(biāo)軸沒有誤差即處于理想狀態(tài)，各點(diǎn)實(shí)際位置坐標(biāo)差值應(yīng)為零；若各點(diǎn)坐標(biāo)差值不為零，則分別以三個(gè)方向上的最大最小差值作為五坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的綜合誤差，即徑向誤差、切向誤差和軸向誤差；

對(duì)標(biāo)準(zhǔn)球?qū)嶋H位置進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，工作轉(zhuǎn)臺(tái)所處位置：傾斜角分別處于0°、30°、60°、90°位置時(shí)，水平轉(zhuǎn)角處于0°～360°內(nèi)間隔為30°的各角度位置；計(jì)算所有檢測(cè)球中心的徑向誤差、切向誤差和軸向誤差的峰-峰值，作為三個(gè)方向上的五軸綜合誤差。

2.按照權(quán)利要求1所述的五坐標(biāo)測(cè)量機(jī)綜合誤差校準(zhǔn)方法，其特征在于，校準(zhǔn)分別在檢測(cè)球處于高低兩對(duì)徑位置上進(jìn)行。

3.按照權(quán)利要求2所述的五坐標(biāo)測(cè)量機(jī)綜合誤差校準(zhǔn)方法，其特征在于，高度差△h分別為100mm、200mm、400mm、400mm、800mm對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)臺(tái)半徑r分別為100mm、200mm、200mm、400mm、400mm。

4.按照權(quán)利要求1所述的五坐標(biāo)測(cè)量機(jī)綜合誤差校準(zhǔn)方法，其特征在于，在轉(zhuǎn)臺(tái)傾角為0°時(shí)，建立O₀坐標(biāo)系，X、Z軸分別平行于轉(zhuǎn)臺(tái)傾斜轉(zhuǎn)軸和水平轉(zhuǎn)軸；以Z軸為旋轉(zhuǎn)軸將O₀坐標(biāo)系轉(zhuǎn)30°，建立新坐標(biāo)系為O₁；再以Z軸為旋轉(zhuǎn)軸將O₁坐標(biāo)系轉(zhuǎn)30°，建立新坐標(biāo)系為O₂；以同樣的方法建立新坐標(biāo)系O₃、O₄......O₁₁，各新建坐標(biāo)系原點(diǎn)即為理論位置；

在轉(zhuǎn)臺(tái)傾角為30°時(shí)，先以傾斜轉(zhuǎn)軸為軸將水平轉(zhuǎn)軸和O₀坐標(biāo)系同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)30°，建立O₀′坐標(biāo)系，再以水平轉(zhuǎn)軸為軸轉(zhuǎn)動(dòng)坐標(biāo)系30°，建立新坐標(biāo)系為O₁′；傾斜轉(zhuǎn)軸不動(dòng)，再以水平轉(zhuǎn)軸為軸轉(zhuǎn)動(dòng)坐標(biāo)系30°，建立新坐標(biāo)系為O₂′，以同樣的方法建立新坐標(biāo)系O₃′、O₄′......O₁₁′，各新建坐標(biāo)系原點(diǎn)即為理論位置；

以相同的方法再分別建立轉(zhuǎn)臺(tái)傾斜角為60°、90°時(shí)的各空間理論位置及坐標(biāo)系。

5.按照權(quán)利要求1所述的五坐標(biāo)測(cè)量機(jī)綜合誤差校準(zhǔn)方法，其特征在于，校準(zhǔn)過程具體如下：

a)使轉(zhuǎn)臺(tái)兩軸即水平轉(zhuǎn)軸和傾斜轉(zhuǎn)軸處于零位，以轉(zhuǎn)臺(tái)上標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)球的球心建立坐標(biāo)系原點(diǎn)；按水平轉(zhuǎn)動(dòng)方向轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)，每轉(zhuǎn)30°角位對(duì)標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)球進(jìn)行檢測(cè)，從整個(gè)圓周測(cè)得的標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)球中心坐標(biāo)值確定出水平轉(zhuǎn)軸的矢量方向，并建立坐標(biāo)系Z軸；按傾斜轉(zhuǎn)動(dòng)方向轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)，以同樣的方法確定出傾斜轉(zhuǎn)軸的矢量方向，建立坐標(biāo)系X軸；從而完成整個(gè)坐標(biāo)系的建立；

b)當(dāng)轉(zhuǎn)臺(tái)傾角處于0°時(shí)，在五坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的測(cè)量軟件上進(jìn)行設(shè)置，以水平轉(zhuǎn)軸為軸線旋轉(zhuǎn)的坐標(biāo)系至水平各轉(zhuǎn)角位置12個(gè)角位置，建立各理論位置的新坐標(biāo)系1～12；然后，轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)球轉(zhuǎn)至理論位置時(shí)，用五坐標(biāo)測(cè)量機(jī)進(jìn)行實(shí)際檢測(cè)，在相應(yīng)的新坐標(biāo)系下測(cè)得的坐標(biāo)值即為綜合精度校準(zhǔn)值，分為徑向誤差、切向誤差、軸向誤差；

c)當(dāng)轉(zhuǎn)臺(tái)傾角處于30°時(shí)，在五坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的測(cè)量軟件上進(jìn)行設(shè)置時(shí)，先以傾斜轉(zhuǎn)軸為軸線，傾斜轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)30°，在以水平轉(zhuǎn)軸為軸線旋轉(zhuǎn)的坐標(biāo)系至水平各轉(zhuǎn)角位置12個(gè)角位置，建立各理論位置的新坐標(biāo)系1～12；然后，按理論位置轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)，并用五坐標(biāo)測(cè)量機(jī)進(jìn)行實(shí)際檢測(cè)，在相應(yīng)的新坐標(biāo)系下測(cè)得的坐標(biāo)值即為綜合精度校準(zhǔn)值，分為徑向誤差、切向誤差、軸向誤差；

d)以相同的方法再分別校準(zhǔn)傾斜角為60°、90°位置時(shí)，并按記錄各點(diǎn)的徑向誤差、切向誤差、軸向誤差；

按上述校準(zhǔn)過程在檢測(cè)球處于高位和低位分別進(jìn)行一次，在所有綜合精度校準(zhǔn)值中最大徑向誤差、最大切向誤差和最大軸向誤差為最后檢測(cè)結(jié)果。