[發明專利]適用于離子束拋光的工件定位誤差標定及補償方法

有效

• 申請號: 201711191975.7
• 申請日: 2017-11-24
• 公開（公告）號: CN108044408B
• 公開（公告）日: 2019-06-28
• 發明（設計）人: 鄧偉杰;尹小林;唐瓦;薛棟林;李銳鋼;張學軍
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: B24B1/00
• 分類號: B24B1/00;B24B49/12
• 代理公司: 深圳市科進知識產權代理事務所(普通合伙) 44316
• 代理人: 趙勍毅

1.一種適用于離子束拋光的工件定位誤差標定及補償方法，提供：工件安裝板、離子源、激光跟蹤儀、靶標球、工業測量相機，靶球基座，法拉第杯，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1：將工件固定在工件安裝板上；

步驟2：架設激光跟蹤儀，其中激光跟蹤儀的測量范圍覆蓋整個工件及靶球基座；

步驟3：激光跟蹤儀結合靶標球測量工件中心的空間位置信息，設為(x_w,y_w,z_w)；

步驟4：將靶標球放置在靶球基座上，獲得靶球基座中心在激光跟蹤儀測量坐標系中的空間位置，設為(x_b,y_b,z_b)；

步驟5：采用激光跟蹤儀計算步驟3及步驟4獲得的空間位置數據，兩者相減得到工件中心相對靶球基座中心的空間坐標變換(Δx₁,Δy₁,Δz₁)，其變換矩陣如式(1.1)所示；

；

步驟6：通過工業測量相機精密標定靶球基座與法拉第杯中心孔(x_f,y_f,z_f)的相對位置(Δx₂,Δy₂,Δz₂)；代入步驟5數據，計算得到工件中心相對法拉第杯中心孔的空間坐標變換關系，其變換矩陣如式(1.2)所示：

；

步驟7：關閉離子束加工設備的真空倉門，抽取真空，到達預定真空度后開啟離子源；

步驟8：進行法拉第杯掃描，獲得離子束束流分布，通過高斯曲線擬合得到離子束中心相對法拉第杯中心孔的偏置關系，設為(Δx₃,Δy₃)；

步驟9：結合步驟6及步驟8的結果，通過坐標變換得到工件中心相對離子束中心的空間位置關系，即為工件在離子束加工坐標系中定位誤差，即工件定位中心相對于離子束流中心的實際位置為：

；

步驟10：加工設備基于工件坐標系生成CNC代碼；將其中CNC駐留時間坐標(x_C0,y_C0,z_C0，T_C0)減去工件中心相對離子束中心的空間位置關系(x_wa,y_wa,z_wa)，通過軟件將定位誤差進行偏置補償，生成最終執行的CNC代碼(x_C,y_C,z_C，T_C)：

。

2.如權利要求1所述的適用于離子束拋光的工件定位誤差標定及補償方法，其特征在于，步驟3中，靶標球接觸工件基準面通過激光跟蹤儀測量靶標球中心空間位置，用激光跟蹤儀附帶的軟件計算獲得工件基準面位置。

3.如權利要求2所述的適用于離子束拋光的工件定位誤差標定及補償方法，其特征在于，步驟3中，激光跟蹤儀測量獲得工件上基準面Y_top、下基準面Y_Bottom、左基準面X_Left、右基準面X_Right的空間位置，計算獲得工件中心在測量坐標系中的空間位置：

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4.如權利要求1所述的適用于離子束拋光的工件定位誤差標定及補償方法，其特征在于，步驟5中，靶球基座和法拉第杯依次精密地固定在機械連接件安裝面上，并通過機械連接件與工件安裝板連接，放置在機床行程范圍內且不影響工件安裝的工件安裝板邊角位置。

5.如權利要求4所述的適用于離子束拋光的工件定位誤差標定及補償方法，其特征在于，還包括底座，所述工件安裝板呈豎直或水平方向放置，且所述機械連接件固定在所述底座上，機械連接件安裝面與工件安裝板平行。

6.如權利要求1所述的適用于離子束拋光的工件定位誤差標定及補償方法，其特征在于，步驟3中，可以采用測量臂、光筆測量儀、坐標測量機、觸發式測頭系統獲得工件中心的空間位置信息。