[發明專利]一種平行雙關節坐標測量機的Z軸阿貝誤差修正方法

有效

• 申請號: 201910256586.0
• 申請日: 2019-04-01
• 公開（公告）號: CN109945781B
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發明（設計）人: 于連棟;賈華坤;趙會寧;姜一舟;李維詩;夏豪杰
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00
• 代理公司: 北京市科名專利代理事務所(特殊普通合伙) 11468
• 代理人: 陳朝陽

1.一種平行雙關節坐標測量機的Z軸阿貝誤差修正方法，其特征在于：包括如下步驟，

1)平行雙關節坐標測量機的測量臂進行力變形仿真，在平行雙關節坐標測量機的連桿( 1) 兩端分別固定安裝激光發射器(2)、位敏探測器(3)，調整激光發射器和位敏探測器的位置，連桿(1)在有支撐的情況下，激光發射器射出的光束集中在位敏探測器工作面的中間區域；

2)在工作狀態下，當觸發測頭(4)接觸到待測工件后，主控電路檢測到觸發信號后，同步鎖存并記錄激光發射器射出的激光打在位敏探測器上光斑的偏移量、Z軸直光柵(5)和2個圓光柵的數值；

3)通過獲取的偏移量計算出阿貝角；

4)通過獲取的2個圓光柵角度值，結合測量臂的幾何參數值，計算出阿貝臂；

阿貝臂為觸發測頭到旋轉關節(7)的回轉軸線的連線在XOY平面上投影的長度，則觸發測頭在XOY平面內坐標為：

P(L₀+L₁cos(θ₁-θ₁₀)+L₂cos(θ₁+θ₂-θ₁₀-θ₂₀),L₁sin(θ₁-θ₁₀)+L₂sin(θ₁+θ₂-θ₁₀-θ₂₀))，

阿貝臂長度為：

其中L₀是旋轉關節一的旋轉軸線至Z軸直光柵的距離，L₁是旋轉關節一回轉軸線和旋轉關節二回轉軸線之間的距離，L₂是旋轉關節二的回轉軸線至測量臂末端觸發測頭所在軸線的距離；θ₁、θ₂分別表示旋轉關節一和旋轉關節二上圓光柵傳感器角度測量值，初始相位角θ₁₀、θ₂₀為當測量臂位于X軸上時，2個圓光柵傳感器的角度測量值；

5)根據計算得到的阿貝臂和阿貝角，對Z軸直光柵(5)的數值進行Z軸阿貝誤差實時修正。

2.根據權利要求1所述平行雙關節坐標測量機的Z軸阿貝誤差修正方法，其特征在于，步驟1，所述位敏探測器連接信號處理板電路，將主控板上的模數轉換模塊與信號處理板相連接，實現平行雙關節坐標測量機對經信號處理板處理后電壓的獲取。

3.根據權利要求1所述平行雙關節坐標測量機的Z軸阿貝誤差修正方法，其特征在于，步驟2，手握測量臂末端的手持部件(6)，通過控制運行開關使測量臂在三維工作空間內隨動，當觸發測頭接觸到待測工件后，主控板電路檢測到觸發測頭發出的觸發信號后，同步鎖存并讀取當前長光柵測量值d_Z，2個圓光柵的角度測量值θ₁、θ₂和電壓值V。

4.根據權利要求1所述平行雙關節坐標測量機的Z軸阿貝誤差修正方法，其特征在于，步驟3，在正常工作時，連桿(1)下部沒有均勻支撐的情況下，主控板讀取的電壓值記為V；在連桿(1)下部設有均勻支撐的情況下，記錄此時電壓值V₀；則偏移角β即阿貝角可通過以下公式計算出：

其中，k為位敏探測器在線性工作區間內，信號處理板輸出電壓與光斑偏移量的比值，l₁為激光發射器至位敏探測器之間的距離。

5.根據權利要求1所述平行雙關節坐標測量機的Z軸阿貝誤差修正方法，其特征在于，步驟5，Z軸阿貝誤差實時修正模型為：