[發明專利]基于虛擬樣機的關節式坐標測量機采樣仿真布點策略

有效

• 申請號: 201610147852.2
• 申請日: 2016-03-14
• 公開（公告）號: CN105783807B
• 公開（公告）日: 2018-08-03
• 發明（設計）人: 胡毅;萬侃然;江超;葉兵;李紅莉;張宏偉
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: G01B21/00
• 分類號: G01B21/00
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 何梅生

1.一種基于虛擬樣機的關節式坐標測量機的采樣點的平面布置方法，所述關節式坐標測量機為六自由度關節式坐標測量機，具有各測量臂、各關節、各圓編碼器以及測頭(31)，所述各測量臂分別是第一臂(11)、第二臂(12)和第三臂(13)；所述各關節分別是第一關節(21)、第二關節(22)、第三關節(23)、第四關節(24)、第五關節(25)和第六關節(26)；所述各圓編碼器分別是第一圓編碼器、第二圓編碼器、第三圓編碼器、第四圓編碼器、第五圓編碼器和第六圓編碼器；關節轉動的角度由安裝在其上的圓編碼器輸出獲得；其特征是：所述采樣點按如下方式進行布置：

步驟1、設置虛擬樣機的基本姿態是各圓編碼器的角度值均為零，以Δθ為角度步距步進式旋轉第六關節(26)到各不同的位置上，獲得n1個采樣點A1；

步驟2、設置虛擬樣機的基本姿態為各圓編碼器的角度值均為零，以Δθ為角度步距步進式旋轉第四關節(24)到各不同的位置上，獲得n2個采樣點A2，每個采樣點A2對應一個采樣姿態A22；隨后，虛擬樣機分別以每個采樣姿態A22為基本姿態，以Δθ為角度步距步進式旋轉第六關節(26)到各不同的位置上，獲得n3個采樣點A3；

步驟3、設置虛擬樣機的基本姿態為各圓編碼器的角度值均為零，以Δθ為角度步距步進式旋轉第二關節(22)到各不同的位置上，獲得n4個采樣點A4，每個采樣點A4對應一個采樣姿態A44；隨后，虛擬樣機分別以每個采樣姿態A44為基本姿態，以Δθ為角度步距步進式旋轉第四關節(24)到各不同的位置上，獲得n5個采樣點A5，每個采樣點A5對應一個采樣姿態A55；再后，虛擬樣機分別以每個采樣姿態A55為基本姿態，以Δθ為角度步距步進式旋轉第六關節(26)到各不同的位置上，獲得n6個采樣點A6；

則，所述采樣點布局中的所有采樣點即為采樣點A1、A2、A3、A4、A5與A6之和；所述第六關節(26)、第四關節(24)和第二關節(22)是在同一平面中的旋轉，所述采樣點A1、A2、A3、A4、A5和A6是處在同一平面中的采樣點；

步驟4、對于所有采樣點，利用基于虛擬樣機的關節式坐標測量機采樣仿真方法得到每一個采樣點的多種姿態的采樣數據。

2.根據權利要求1所述的基于虛擬樣機的關節式坐標測量機的采樣點的平面布置方法，其特征是：所述步驟4中的基于虛擬樣機的關節式坐標測量機采樣仿真方法是單點多姿態采樣仿真方法，是在機械系統動態分析軟件中按如下步驟進行：

步驟1、根據六自由度關節式坐標測量機的結構參數搭建六自由度關節式坐標測量機虛擬樣機，在所述虛擬樣機的各關節位置處分別添加旋轉副，以旋轉副帶動關節旋轉，以關節的旋轉角度仿真圓編碼器的測量角度，在測頭的頂端設置球副，球副的中心點為設定的采樣點A，完成針對采樣點A的單點虛擬樣機的搭建；完成搭建時的單點虛擬樣機的姿態為初始姿態，記錄初始姿態下的各圓編碼器角度值，并記為：初始角度值；

步驟2，將測頭利用球副約束在采樣點A，按如下方式獲得采樣數據：

a、分別以各關節為驅動關節，重復步驟b，獲得采樣數據；

b、針對驅動關節上所對應的旋轉副施加旋轉驅動，使驅動關節自旋轉關節初始位置起按設定的角度步距步進式旋轉到各不同的角度位置上，驅動關節每個不同的角度位置對應于單點虛擬樣機的一個姿態，記錄所述單點虛擬樣機的每一個姿態下的各關節相對于自身旋轉關節初始位置的關節旋轉角度值；

c、仿真獲得單點虛擬樣機的每一個姿態下的圓編碼器的測量值為圓編碼器初始角度值與關節旋轉角度值之和。

3.一種基于虛擬樣機的關節式坐標測量機的采樣點的空間布置方法，其特征是：

在360度范圍內，以為角度步距步進式旋轉第一關節(21)到各不同的位置上，對于第一關節(21)所在的各不同的位置，利用權利要求1所述的基于虛擬樣機的關節式坐標測量機的采樣點的平面布置方法完成各個不同平面中的采樣點的布置，實現采樣點在空間的布置。