[發明專利]一種基于激光跟蹤儀的機床空間精度全方位測量方法

有效

• 申請號: 201610158499.8
• 申請日: 2016-03-18
• 公開（公告）號: CN105698682B
• 公開（公告）日: 2018-03-16
• 發明（設計）人: 李海濤;郭俊杰;杜紅楓;何欣榮;鄧玉芬;王功;王興
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所61215
• 代理人: 賀建斌

技術領域

本發明涉及數控機床空間精度測量技術領域，特別涉及一種基于激光跟蹤儀的機床空間精度全方位測量方法。

背景技術

精度與精度保持性是數控機床的重要性能指標，也是國產數控機床的主要薄弱環節。通過現代信息化技術，對系統誤差進行補償，是一種經濟有效地提高機床加工精度的方法。而如何快速、準確地獲得機床各項誤差，是實現上述目標的重要前提。由于激光跟蹤儀在空間測量領域的優越性，近年來基于GPS測量原理，采用多臺激光跟蹤儀同時對數控機床精度進行測量的方法，以及采用單臺激光跟蹤儀進行分時測量的方法都得到了重點研究與應用。但無論是多臺激光跟蹤儀同時測量還是單臺激光跟蹤儀分時測量，由于靶鏡反射角度的局限性，在整個測量過程中，激光跟蹤儀只能分布在靶鏡的同一側，這種布局限制嚴重影響了機床精度的測量。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種基于激光跟蹤儀的機床空間精度全方位測量方法，保證數控機床空間精度的無死角快速測量。

為達到上述目的，本發明采用了以下技術方案。

一種基于激光跟蹤儀的機床空間精度全方位測量方法，通過轉臺裝置及相應的靶鏡調節，實現單臺激光跟蹤儀在機床四周任意方位的快速低成本測量，包括以下步驟：

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

第二步：調節轉臺裝置上端的十字滑臺6，使靶鏡中心與轉臺裝置回轉中心的位置重合；

第三步：從第一基站P₁處向下一個基站P₂方向移動激光跟蹤儀至P′₁位置處，設靶鏡中心位置為O點，保證∠P₁OP′₁<20°；

第四步：控制轉臺裝置旋轉，使靶鏡朝位置P′₁方向旋轉，旋轉角度小于40°；

第五步：從位置P′₁處朝下一基站P₂方向移動激光跟蹤儀至P″₁位置處，保證∠P′₁OP″₁<40°；

第六步：重復第四、第五步，直至將激光跟蹤儀移動至基站P₂位置處；

第七步：控制轉臺裝置旋轉，使激光跟蹤儀激光束與靶鏡端面盡可能垂直，調節完成后開始基站P₂處的測量；

第八步：在基站P₂處的測量完成后，控制轉臺裝置旋轉，使激光跟蹤儀激光束與靶鏡端面盡可能垂直，重復第三步至第七步，分別將激光跟蹤儀從基站P₂處移動至基站P₃，從基站P₃處移動至基站P₄處，完成整個測量過程。

所述的轉臺裝置，包括基座1，基座1的上部和機體5連接，基座1內部下端固定安裝有電機2，電機2的輸出軸通過聯軸器3與主軸4下端連接，主軸4通過軸承安裝在機體5內部，主軸4能夠做回轉運動，主軸4上端穿過機體5，主軸4上端連接有十字滑臺6，在十字滑臺6外側還設置有能夠沿X和Y方向進行調整的X調整螺桿7和Y調整螺桿8，X調整螺桿7、Y調整螺桿8微調十字滑臺6與主軸4中心的相對位置,靶鏡和靶鏡座子吸附在十字滑臺6上。

定義靶鏡中心與轉臺裝置主軸4之間的距離為偏心半徑r，以轉臺裝置主軸4為中心，以偏心半徑為半徑所畫的圓為偏心圓，連接主軸4與激光跟蹤儀的中心，會和偏心圓交于兩點，定義為最小值點和最大值點，激光跟蹤儀動態顯示激光頭與靶鏡之間的實時距離值，所述的第二步中的靶鏡中心與轉臺裝置回轉中心的位置重合調節方法，包括以下步驟：

第1步：當靶鏡與激光跟蹤儀對好光，并且靶鏡安裝完成，調節靶鏡鏡面與激光光束近乎垂直；

第2步：控制轉臺裝置以小于±20°的小角度范圍內左右轉動靶鏡，觀察激光跟蹤儀測距值的變化趨勢，若變化趨勢為單方向增加或者單方向減小，將靶鏡相對十字滑臺6旋轉90°；

第3步：控制轉臺裝置以小于±20°的小角度范圍內左右轉動靶鏡，找出激光跟蹤儀測距值的最大值點P_max或者最小值點P_min，并將此時電機2的位置環的讀數設置為零；

第4步：當測距值只有最小值點P_min時，進行以下步驟：