[發明專利]一種大尺寸平板類模具空間姿態的分布式精密測量裝置及方法

在審

• 申請號: 202011458345.3
• 申請日: 2020-12-11
• 公開（公告）號: CN112648938A
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: 葉文華;楊高杰;葉柳康;陳西忍;儲祥宇
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G01B11/26
• 分類號: G01B11/26;G01B11/24;G01C1/00;G01C15/00
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 陶得天

本發明公開了一種大尺寸平板類模具空間姿態的分布式精密測量裝置及方法，涉及模具類工件幾何量測量技術領域。以實現提升模具定位精度和效率，擴大其適用范圍，并能保護模具表面。所述測量裝置包括四套搭載線激光輪廓儀2的三維高精運動機構1、XYZ三向偏角測量與控制系統3以及控制計算機4，所述XYZ三向偏角測量與控制系統3用于對所述激光輪廓儀2采集的三維數據進行實時獲取、分析與對模具5的空間姿態在XYZ三個方向的偏角計算與評定。本發明所述測量裝置能實現對被測模具的空間姿態的偏角計算與評定的功能，測量速度快，效率和精度高，克服了傳統大尺寸平板類模具空間姿態的測量方法及裝置的不足。

技術領域

本發明涉及模具類工件幾何量測量技術領域，具體涉及一種大尺寸平板類模具空間姿態的分布式精密測量方法及裝置。

背景技術

大型平板類模具在加工現場通過吊裝進行定位安裝時，模具常常會存在不平、不正和歪斜等誤差，即模具上表面相對于基準平面XYZ坐標系存在與X軸、Y軸的偏角誤差以及繞Z軸的轉角誤差。

具體來說，模具安裝誤差主要包括模具平行度測量基準面相對于數控機床的平行度參考基準面的平行度誤差，模具角向傾斜測量基準孔內測量基準圓的圓心連線相對于數控機床的角向傾斜誤差參考軸線的角向誤差。加工時零件鋪疊在模具表面，模具的安裝位置精度直接影響零件的加工精度。為保證零件加工精度，要求模具在水平面內的位置誤差≤0.03(±0.015mm)，包括Z軸方向和Z軸轉動方向。

目前，模具空間姿態測量已有不少方法，：

如國家局與2006年7月5日公告的一份名為“剛體空間位姿測量裝置及其測量方法”、申請號為“200410009083.7”的中國發明專利給出了一種剛體空間位姿測量裝置及其測量方法，包括測量執行機構、數據采集裝置以及存儲計算程序的計算機，在剛體上選擇合適連接位置，通過上述裝置獲取初始數據，利用迭代方程組得到被測剛體的空間位姿信息，該種方法中使用的是拉線式編碼器，測量方法的測量精度低，而且可使用的場合也有一定的局限性。

如國家局與2020年4月7日公布的一份名為“一種模具定位系統、方法及裝置”、申請號為“201811160286.4”的中國發明專利給出了一種模具定位系統、方法及裝置是基于超寬帶無線通信技術(UWB)進行模具定位的，該系統包括定位設備、多個UWB基站以及服務器，通過向多個UWB基站發送UWB信號模具信息來對模具進行定位，其定位精度只能達到厘米級。

如國家局與2019年2月5日公布的一份名為“一種基于主動視覺的空間位姿測量系統及方法”、申請號為“201811415367.4”的中國發明專利給出了一種基于主動視覺的空間位姿測量系統及方法，包括紅外發光靶板、攝像機和監控終端，通過攝像機提取安裝于被測物體上標志物位姿狀態的圖像特征信息來獲取物體的空間位姿，該方法需要在物體表面安裝標志物，不僅會帶來安裝誤差，操作過程比較繁瑣，而且定位精度不高。

如國家局與2020年11月6日公告的一份名為“基于立體視覺和結構光視覺的大型工件位姿測量系統、方法”、申請號為“201810764075.5”的中國發明專利給出了一種基于立體視覺和結構光視覺的大型工件位姿測量系統、方法，該方法是先用計算機對大型工件上定位標志的位置進行檢測和粗定位，然后由機械臂攜帶末端的激光結構光視覺傳感器運動到目標位置，對定位標志進行局部精確測量，完成對大型工件位姿的精確測量，該方法里的定位方式會導致算法結構很復雜，編寫和修改時很耗時，然后就是需要安裝定位標志，而且每次對定位標志進行目標檢測前需要進行訓練，其次就是機械臂攜帶末端的激光結構光視覺傳感器運動到目標位置會導致這種精度只能達到機械臂的精度，精度無法再提高。

綜合上面的專利來看，對于本模具的定位還有很多不足之處。比如：使用的測量裝置及儀器在某些場合不適用，定位過程比較耗時，部分定位裝置本身的定位精度有一定的范圍，會導致模具的定位精度不能提高，而且部分裝置的自動化程度不夠高會導致測量方法的實時性低，在很多有要求的場合不適用；由此可見，很多大型平板類模具的姿態計算方法的適用范圍受到了限制。

發明內容