[發明專利]一種大尺寸關節臂式坐標測量機的標定方法

有效

• 申請號: 201910057331.1
• 申請日: 2019-01-22
• 公開（公告）號: CN109631813B
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 馮旭剛;朱嘉齊;章家巖
• 申請（專利權）人: 安徽工業大學
• 主分類號: G01B21/00
• 分類號: G01B21/00
• 代理公司: 安徽知問律師事務所 34134
• 代理人: 王亞軍

本發明公開了一種大尺寸關節臂式坐標測量機的標定方法，屬于精密測量方法領域。針對現有坐標測量機中選用D?H模型誤差參數不全面，忽視柔性誤差，從而存在運算效率不高、測量精度不準確的問題，本發明提供一種大尺寸關節臂式坐標測量機的標定方法，該方法包括測量儀配合大尺寸關節臂式坐標測量機測量一固定點，通過改變測量機姿勢角度編碼器記錄每組測量機姿勢下的關節角度值；每組數據通過數學模型得出測頭的坐標值；構建目標函數；運用改進后的非常快速模擬退火算法求解目標函數，得到最優解；根據求解后的最優解進行大尺寸關節臂式坐標測量機中廣義幾何誤差參數誤差值的標定。本發明在標定時保留可及時更新的中間最優解從而提高測量效率和精度。

技術領域

本發明屬于精密測量方法領域，更具體地說，涉及一種大尺寸關節臂式坐標測量機的標定方法。

背景技術

隨著我國制造業的迅猛發展，先進的計量測試儀器逐漸引起人們的重視，三坐標測量機是一種高效率、高集成度的精密測量儀器，被廣泛應用于機械制造、電子、汽車和航空航天等領域。但在產品快速反求設計、產品加工質量在線檢測、大中型零件精度檢驗等場合，常規的三坐標測量機則難以適應，近年來出現了關節臂式坐標機可以成功解決上述問題。

關節臂式三坐標測量機則是計量測試中重要的一種新型精密測量儀器。與傳統的三坐標測量機相比，關節臂式坐標測量機具有體積小、質量輕、便于攜帶、測量靈活、測量空間大、環境適應性強、成本低等優點。但是由于其結構環節較多，結構誤差累計放大等因素，其測量精度難以保證，由于高精度的關節臂式三坐標測量機價格昂貴，因而如何采用低精度的關節臂式三坐標測量機實現高精度測量，一直是人們研究的對象。

傳統的關節臂式坐標測量機各桿件坐標系轉換關系根據D-H方法構建模型，由于存在加工誤差、組裝誤差和連桿變形等問題，忽視了靜態的柔性誤差，因此建立廣義幾何誤差模型并準確標定一些廣義的幾何誤差參數從而提高精度，標定算法是解決廣義幾何誤差參數的主要方法，其選擇取決于其收斂速度和識別效率。關節臂式坐標測量機的主要采用的非線性最小二乘法相比于其他算法收斂速度快，穩定性高，但對所擬合的數學模型是有一定要求的，而模擬退火算法(SimulateAnneal Arithmetic，SAA)是一種求解組合優化問題的一種有效方法，用來在一個大的搜尋空間內找尋命題的最優解，但是SAA對整個搜索空間的狀況了解不多，不便于使搜索過程進入最有希望的搜索區域，從而使得其運算效率不高。

發明內容

1、要解決的問題

針對現有坐標測量機中選用D-H模型誤差參數不全面，忽視柔性誤差，從而存在運算效率不高、測量精度不準確的問題，本發明提供一種大尺寸關節臂式坐標測量機的標定方法，該方法可以在算法搜索過程中保留可及時更新的中間最優解，提高測量效率和精度。

2、技術方案

為解決上述問題，本發明采用如下的技術方案。

一種大尺寸關節臂式坐標測量機的標定方法，其步驟為：

(1)：測量儀配合大尺寸關節臂式坐標測量機測量一固定點，通過改變測量機姿勢，測量機中的角度編碼器記錄每組大尺寸關節臂式坐標測量機姿勢下的關節角度值；

(2)：每組數據通過基于廣義誤差理論的數學模型得出每組測頭的坐標值；

(3)：構建目標函數；

(4)：運用改進后的非常快速模擬退火算法求解目標函數，得到最優解；

(5)：根據求解后的最優解進行大尺寸關節臂式坐標測量機中廣義幾何誤差參數誤差值的標定。