[發(fā)明專利]一種基于激光跟蹤儀的機(jī)床空間精度全方位測(cè)量方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610158499.8
• 申請(qǐng)日: 2016-03-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105698682B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-03-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李海濤;郭俊杰;杜紅楓;何欣榮;鄧玉芬;王功;王興
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G01B11/00
• 分類號(hào): G01B11/00
• 代理公司: 西安智大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所61215
• 代理人: 賀建斌

1.一種基于激光跟蹤儀的機(jī)床空間精度全方位測(cè)量方法，通過(guò)轉(zhuǎn)臺(tái)裝置及相應(yīng)的靶鏡調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)單臺(tái)激光跟蹤儀在機(jī)床四周任意方位的快速測(cè)量，其特征在于，包括以下步驟：

第一步：首先將靶鏡與激光跟蹤儀對(duì)好光，然后將靶鏡吸附在轉(zhuǎn)臺(tái)裝置上端十字滑臺(tái)(6)中心處，控制轉(zhuǎn)臺(tái)裝置旋轉(zhuǎn)，使激光跟蹤儀激光束與靶鏡端面盡可能垂直；

第二步：調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)臺(tái)裝置上端的十字滑臺(tái)(6)，使靶鏡中心與轉(zhuǎn)臺(tái)裝置回轉(zhuǎn)中心的位置重合；

第三步：從第一基站P₁處向下一個(gè)基站P₂方向移動(dòng)激光跟蹤儀至位置處，設(shè)靶鏡中心位置為O點(diǎn)，保證∠P₁OP₁'<20°；

第四步：控制轉(zhuǎn)臺(tái)裝置旋轉(zhuǎn)，使靶鏡朝位置P₁'方向旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)角度小于40°；

第五步：從位置P₁'處朝下一基站P₂方向移動(dòng)激光跟蹤儀至P₁"位置處，保證∠P₁OP₁'<40°；

第六步：重復(fù)第四、第五步，直至將激光跟蹤儀移動(dòng)至基站P₂位置處；

第七步：控制轉(zhuǎn)臺(tái)裝置旋轉(zhuǎn)，使激光跟蹤儀激光束與靶鏡端面盡可能垂直，調(diào)節(jié)完成后開(kāi)始基站P₂處的測(cè)量；

第八步：在基站P₂處的測(cè)量完成后，控制轉(zhuǎn)臺(tái)裝置旋轉(zhuǎn)，使激光跟蹤儀激光束與靶鏡端面盡可能垂直，重復(fù)第三步至第七步，分別將激光跟蹤儀從基站P₂處移動(dòng)至基站P₃，從基站P₃處移動(dòng)至基站P₄處，完成整個(gè)測(cè)量過(guò)程。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于激光跟蹤儀的機(jī)床空間精度全方位測(cè)量方法，其特征在于：所述的轉(zhuǎn)臺(tái)裝置，包括基座(1)，基座(1)的上部和機(jī)體(5)連接，基座(1)內(nèi)部下端固定安裝有電機(jī)(2)，電機(jī)(2)的輸出軸通過(guò)聯(lián)軸器(3)與主軸(4)下端連接，主軸(4)通過(guò)軸承安裝在機(jī)體(5)內(nèi)部，主軸(4)能夠做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，主軸(4)上端穿過(guò)機(jī)體(5)，主軸(4)上端連接有十字滑臺(tái)(6)，在十字滑臺(tái)(6)外側(cè)還設(shè)置有能夠沿X和Y方向進(jìn)行調(diào)整的X調(diào)整螺桿(7)和Y調(diào)整螺桿(8)，X調(diào)整螺桿(7)、Y調(diào)整螺桿(8)微調(diào)十字滑臺(tái)(6)與主軸(4)中心的相對(duì)位置,靶鏡和靶鏡座子吸附在十字滑臺(tái)(6)上。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于激光跟蹤儀的機(jī)床空間精度全方位測(cè)量方法，其特征在于：定義靶鏡中心與轉(zhuǎn)臺(tái)裝置主軸(4)之間的距離為偏心半徑r，以轉(zhuǎn)臺(tái)裝置主軸(4)為中心，以偏心半徑為半徑所畫(huà)的圓為偏心圓，連接主軸(4)與激光跟蹤儀的中心，會(huì)和偏心圓交于兩點(diǎn)，定義為最小值點(diǎn)和最大值點(diǎn)，激光跟蹤儀動(dòng)態(tài)顯示激光頭與靶鏡之間的實(shí)時(shí)距離值，所述的第二步中的靶鏡中心與轉(zhuǎn)臺(tái)裝置回轉(zhuǎn)中心的位置重合調(diào)節(jié)方法，包括以下步驟：

第1步：當(dāng)靶鏡與激光跟蹤儀對(duì)好光，并且靶鏡安裝完成，調(diào)節(jié)靶鏡鏡面與激光光束近乎垂直；

第2步：控制轉(zhuǎn)臺(tái)裝置以小于±20°的小角度范圍內(nèi)左右轉(zhuǎn)動(dòng)靶鏡，觀察激光跟蹤儀測(cè)距值的變化趨勢(shì)，若變化趨勢(shì)為單方向增加或者單方向減小，將靶鏡相對(duì)十字滑臺(tái)(6)旋轉(zhuǎn)90°；

第3步：控制轉(zhuǎn)臺(tái)裝置以小于±20°的小角度范圍內(nèi)左右轉(zhuǎn)動(dòng)靶鏡，找出激光跟蹤儀測(cè)距值的最大值點(diǎn)P_max或者最小值點(diǎn)P_min，并將此時(shí)電機(jī)(2)的位置環(huán)的讀數(shù)設(shè)置為零；

第4步：當(dāng)測(cè)距值只有最小值點(diǎn)P_min時(shí)，進(jìn)行以下步驟：

第4.1步：順時(shí)針調(diào)節(jié)X調(diào)整螺桿(7)，控制轉(zhuǎn)臺(tái)裝置左右轉(zhuǎn)動(dòng)十字滑臺(tái)(6)，并觀察比較此時(shí)測(cè)距值的極值與最小值P_min的大小關(guān)系，若極值大于最小值P_min，說(shuō)明調(diào)整方向正確，若極值小于P_min，說(shuō)明調(diào)整方向錯(cuò)誤，應(yīng)該逆時(shí)針調(diào)節(jié)X調(diào)整螺桿(7)，記錄此時(shí)的正確調(diào)整方向?yàn)閄調(diào)整螺桿正向；

第4.2步：以小于±20°的小范圍內(nèi)正向調(diào)節(jié)X調(diào)整螺桿(7)后，順時(shí)針調(diào)節(jié)Y調(diào)整螺桿(8)，控制轉(zhuǎn)臺(tái)裝置左右轉(zhuǎn)動(dòng)十字滑臺(tái)(6)，并觀察比較此時(shí)測(cè)距值的極值與最小值P_min的大小關(guān)系，若極值大于P_min，說(shuō)明調(diào)整方向正確，若極值小于P_min，說(shuō)明調(diào)整方向錯(cuò)誤，應(yīng)該逆時(shí)針調(diào)節(jié)Y調(diào)整螺桿(8)，記錄此時(shí)的正確調(diào)整方向?yàn)閅調(diào)整螺桿正向；

第4.3步：正向調(diào)節(jié)Y調(diào)整螺桿(8)，控制轉(zhuǎn)臺(tái)裝置左右轉(zhuǎn)動(dòng)十字滑臺(tái)(6)，使得電機(jī)(2)的位置環(huán)的讀數(shù)為零時(shí)，此時(shí)的測(cè)距值為最小；

第4.4步：正向調(diào)節(jié)X調(diào)整螺桿(7)，控制轉(zhuǎn)臺(tái)裝置左右轉(zhuǎn)動(dòng)十字滑臺(tái)(6)，觀察此時(shí)測(cè)距值的變化范圍，倘若測(cè)距值的變化范圍小于2微米，則調(diào)節(jié)成功，若大于2微米，重復(fù)第4.3步；

第5步：當(dāng)測(cè)距值只有最大值點(diǎn)P_max時(shí)，進(jìn)行以下步驟：

第5.1步：順時(shí)針調(diào)節(jié)X調(diào)整螺桿(7)，控制轉(zhuǎn)臺(tái)裝置左右轉(zhuǎn)動(dòng)十字滑臺(tái)(6)，并觀察比較此時(shí)測(cè)距值的極值與最大值P_max的大小關(guān)系，若極值小于P_max，說(shuō)明調(diào)整方向正確，若極值大于P_max，說(shuō)明調(diào)整方向錯(cuò)誤，應(yīng)該逆時(shí)針調(diào)節(jié)X調(diào)整螺桿(7)，記錄此時(shí)的正確調(diào)整方向?yàn)閄調(diào)整螺桿正向；

第5.2步：以小于±20°的小范圍內(nèi)正向調(diào)節(jié)X調(diào)整螺桿(7)后，順時(shí)針調(diào)節(jié)Y調(diào)整螺桿(8)，控制轉(zhuǎn)臺(tái)裝置左右轉(zhuǎn)動(dòng)十字滑臺(tái)(6)，并觀察比較此時(shí)測(cè)距值的極值與P_max的大小關(guān)系，若極值小于P_max，說(shuō)明調(diào)整方向正確，若極值大于P_max，說(shuō)明調(diào)整方向錯(cuò)誤，應(yīng)該逆時(shí)針調(diào)節(jié)Y調(diào)整螺桿(8)，記錄此時(shí)的正確調(diào)整方向?yàn)閅調(diào)整螺桿正向；

第5.3步：正向調(diào)節(jié)Y調(diào)整螺桿(8)，控制轉(zhuǎn)臺(tái)裝置左右轉(zhuǎn)動(dòng)十字滑臺(tái)(6)，使得電機(jī)(2)的位置環(huán)的讀數(shù)為零時(shí)，此時(shí)的測(cè)距值為最大；

第5.4步：正向調(diào)節(jié)X調(diào)整螺桿(7)，控制轉(zhuǎn)臺(tái)裝置左右轉(zhuǎn)動(dòng)十字滑臺(tái)(6)，觀察此時(shí)測(cè)距值的變化范圍，倘若測(cè)距值的變化范圍小于2微米，則調(diào)節(jié)成功，若大于2微米，重復(fù)第5.3步；

第6步：控制轉(zhuǎn)臺(tái)裝置以小于±20°的小范圍內(nèi)左右轉(zhuǎn)動(dòng)靶鏡，當(dāng)激光跟蹤儀測(cè)距值始終在2微米范圍內(nèi)變動(dòng)，則認(rèn)為靶鏡中心與轉(zhuǎn)臺(tái)裝置回轉(zhuǎn)中心的位置重合。