[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(kāi)（公告）號(hào): CN103591913A
• 公開(kāi)（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

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及坐標(biāo)測(cè)量機(jī)校準(zhǔn)領(lǐng)域，具體為一種五坐標(biāo)測(cè)量機(jī)綜合誤差校準(zhǔn)方法。

背景技術(shù)

為滿足生產(chǎn)科研和計(jì)量檢測(cè)量技術(shù)的發(fā)展需求，五坐標(biāo)測(cè)量機(jī)綜合精度校準(zhǔn)已成為一項(xiàng)急需解決的校準(zhǔn)技術(shù)問(wèn)題。依據(jù)JJF1064—2010坐標(biāo)測(cè)量機(jī)校準(zhǔn)規(guī)范的要求，對(duì)于多軸測(cè)量機(jī)應(yīng)進(jìn)行綜合校準(zhǔn)精度校準(zhǔn)，坐標(biāo)測(cè)量機(jī)校準(zhǔn)規(guī)范中規(guī)定了四軸坐標(biāo)測(cè)量機(jī)綜合誤差的校準(zhǔn)，即對(duì)一個(gè)水平旋轉(zhuǎn)軸和三個(gè)線性坐標(biāo)軸綜合誤差進(jìn)行校準(zhǔn)，并對(duì)四軸誤差校準(zhǔn)的具體操作方法進(jìn)行了規(guī)定，確定了如何建立坐標(biāo)系、構(gòu)建空間理想位置、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換以及實(shí)際檢測(cè)的方法和步驟，并對(duì)綜合徑向誤差、切向誤差、軸向誤差的評(píng)價(jià)方法進(jìn)行了規(guī)定。

對(duì)于五坐標(biāo)測(cè)量機(jī)綜合誤差的校準(zhǔn)技術(shù)，目前還沒(méi)有相關(guān)的技術(shù)文件支持，無(wú)法進(jìn)行綜合誤差校準(zhǔn)。由于增加了一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸，與四軸綜合誤差校準(zhǔn)方案產(chǎn)生了不同，五軸綜合誤差校準(zhǔn)在建立坐標(biāo)系時(shí)，應(yīng)考慮傾斜轉(zhuǎn)軸的方向，并在坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換及建立空間理論位置時(shí)，應(yīng)將水平旋軸繞傾斜轉(zhuǎn)軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，校準(zhǔn)誤差應(yīng)包含水平和傾斜轉(zhuǎn)軸不垂直帶來(lái)的影響等。

研究解決五坐標(biāo)測(cè)量機(jī)綜合精度校準(zhǔn)，不僅可滿足國(guó)家規(guī)范的要求，使校準(zhǔn)方式與實(shí)際檢測(cè)工件的方式達(dá)到一致，同時(shí)便于正確分析五軸測(cè)量機(jī)對(duì)檢測(cè)工件的整體精度影響，從而可保證產(chǎn)品的檢測(cè)質(zhì)量。因此，完成此項(xiàng)技術(shù)工作具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種五坐標(biāo)測(cè)量機(jī)綜合誤差校準(zhǔn)方法，滿足校準(zhǔn)方式與實(shí)際檢測(cè)方式一致要求，正確分析五軸綜合誤差對(duì)檢測(cè)零件的影響，同時(shí)也是量值溯源的要求。通過(guò)合理建立坐標(biāo)系，設(shè)計(jì)確定校準(zhǔn)的空間理論位置，制定校準(zhǔn)路徑，實(shí)現(xiàn)空間五軸綜合誤差校準(zhǔn)。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種五坐標(biāo)測(cè)量機(jī)綜合誤差校準(zhǔn)方法，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(shuō)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(shuō)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(guò)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(guò)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(méi)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。