[發(fā)明專利]基于激光追蹤儀多站位測量的三坐標(biāo)測量機(jī)坐標(biāo)誤差修正系統(tǒng)不確定度分析方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711488511.2
• 申請日: 2017-12-30
• 公開（公告）號: CN108180831B
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳洪芳;姜博;石照耀;孫衍強(qiáng);宋輝旭
• 申請（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

本發(fā)明公開了基于激光追蹤儀多站位測量的三坐標(biāo)測量機(jī)坐標(biāo)誤差修正系統(tǒng)不確定度分析方法，屬于精密測試技術(shù)領(lǐng)域。首先構(gòu)建測量系統(tǒng)的誤差模型；其次確定測量系統(tǒng)的合成不確定度模型；然后對不確定度分量進(jìn)行計(jì)算分析。基于激光追蹤儀多站位測量的CMM空域坐標(biāo)修正系統(tǒng)的誤差因素包括：由CMM提供的待測點(diǎn)不準(zhǔn)確引入的測量不確定度，由激光追蹤儀提供的相對干涉測量長度引入的測量不確定度，由數(shù)據(jù)擬合引入的測量不確定度；最后，計(jì)算各誤差因素的不確定度分量靈敏度系數(shù)和各不確定度分量，并計(jì)算測量系統(tǒng)的合成不確定度。本發(fā)明通過合理選擇CMM待測點(diǎn)分布空間，可以降低系統(tǒng)不確定度，完善系統(tǒng)測量性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種不確定度分析方法，特別是基于激光追蹤儀(LaserTracer， LT)多站位測量的三坐標(biāo)測量機(jī)(Coordinate Measurement Machine,CMM)空域坐標(biāo)修正系統(tǒng)的不確定度分析方法，屬于精密測試技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著精密測量技術(shù)的發(fā)展，對三坐標(biāo)測量機(jī)的測量精度要求越來越高。為了提高三坐標(biāo)測量機(jī)的測量精度，需要對其測量結(jié)果進(jìn)行誤差修正。基于激光追蹤儀多站位測量方法，能夠?qū)崟r(shí)快速標(biāo)定三坐標(biāo)測量機(jī)的誤差，提高三坐標(biāo)測量機(jī)空間測量點(diǎn)的定位精度。

不確定度是評定測量結(jié)果質(zhì)量的指標(biāo)，表示了測量結(jié)果的可信程度，是測量結(jié)果中應(yīng)當(dāng)包含的一個重要參數(shù)。只有包含測量不確定度的測量結(jié)果才是完整的、可靠的、有實(shí)用價(jià)值的。為了對基于激光追蹤儀多站位測量的三坐標(biāo)測量機(jī)空域坐標(biāo)修正系統(tǒng)性能有一個正確的評價(jià)，需要對所有影響測量結(jié)果的誤差分量進(jìn)行綜合分析，從而確定系統(tǒng)的測量不確定度。

為此有必要發(fā)明一種基于激光追蹤儀多站位測量的三坐標(biāo)測量機(jī)空域坐標(biāo)修正系統(tǒng)的不確定度分析方法，全面準(zhǔn)確的分析測量系統(tǒng)不確定度，從而對三坐標(biāo)測量機(jī)空域坐標(biāo)修正結(jié)果有個正確的評估。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的技術(shù)目的在于利用不確定度分析方法，提供一種基于激光追蹤儀多站位測量的三坐標(biāo)測量機(jī)空域坐標(biāo)修正系統(tǒng)的不確定度分析方法，使之能夠全面準(zhǔn)確的評估測量系統(tǒng)的性能，給出一個合理的估計(jì)。本方法具有全面合理以及準(zhǔn)確等特點(diǎn)。

為達(dá)到以上目的，本發(fā)明是采取如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的：基于LT多站位測量的CMM坐標(biāo)誤差修正系統(tǒng)不確定度分析方法，該方法包括以下步驟：

步驟一：構(gòu)建測量系統(tǒng)的誤差模型。測量系統(tǒng)的構(gòu)建需要一臺三坐標(biāo)測量機(jī)和一臺激光追蹤儀，激光追蹤儀的目標(biāo)靶鏡安裝在CMM的測頭上，目標(biāo)靶鏡與 CMM測頭運(yùn)動軌跡相同，如圖1所示。在CMM坐標(biāo)系下，令CMM測量空間內(nèi)待測點(diǎn)的坐標(biāo)為A_i(x_i,y_i,z_i)，其中i＝1,2,3,…,n，n為待測點(diǎn)個數(shù)；激光追蹤儀的站位坐標(biāo)為P_j(X_j,Y_j,Z_j)，其中j＝1,2,3,…,m，m為激光追蹤儀站位個數(shù)；LT內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)球的球心為O；P_j到A₁點(diǎn)的距離為d_j；測量過程中LT的測量數(shù)據(jù)為l_ij。則 CMM空域坐標(biāo)修正系統(tǒng)的誤差模型為：

式(1)中，x_i表示待測點(diǎn)在x軸方向的數(shù)值；y_i表示待測點(diǎn)在y軸方向的數(shù)值；z_i表示待測點(diǎn)在z軸方向的數(shù)值；X_j表示LT站位坐標(biāo)在x軸方向的數(shù)值； Y_j表示LT站位坐標(biāo)在y軸方向的數(shù)值；Z_j表示LT站位坐標(biāo)在z軸方向的數(shù)值； d_j表示每個LT站位對應(yīng)到初始待測點(diǎn)的距離；l_ij表示LT的相對干涉測長值。

步驟二：確定測量系統(tǒng)的合成不確定度模型。根據(jù)誤差傳遞公式，得到基于 LT多站位測量的CMM空域坐標(biāo)誤差修正系統(tǒng)的測量不確定度模型為：