CN110017803B - 一种revo测头b轴零位误差标定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种REVO测头B轴零位误差标定方法，应用于非正交式坐标测量***，属于精密测试技术及仪器领域；本发明包括以下步骤：在水平放置的平板上放置一个方尺，将方尺一个工作面M调整与测量机X向平行后固定；将平尺紧贴与方尺工作面M垂直的工作面N后固定；保持测量机三个主轴静止，使REVO测头A轴处于合适位置，利用REVO测头B轴转动探测平尺上对称两点；根据两个探测点的B轴角度的计算，即可标定出测头B轴零位误差。本发明在测量机三个主轴静止的状态下，避免了标定过程中由于测量力致使关节臂角度发生变化，引入额外标定误差的情况，实现REVO测头B轴零位误差的高精度标定，能够应用于精密测量。
Description
技术领域
本发明一种REVO测头B轴零位误差标定方法，属于精密测试技术及仪器领域。
背景技术
REVO测头是英国雷尼绍公司推出的代表当今世界上最先进接触式扫描坐标测量技术的五轴测头，在发动机领域，其测量效率可以提高900%以上，得到了广泛的应用。
REVO五轴测量***是基于正交式三坐标测量机设计和使用的。在正交式三坐标测量机行程不小于500mm×500mm×250mm环境下，可以使用REVO五轴测量***自带的标定程序对REVO测头的B轴零位误差等参数进行快速自动标定，标定后的值直接保存在计算机中，以供测量时补偿使用。但是在非正交式坐标测量环境下，REVO五轴测量***自带的标定程序无法适用，必须设计新的标定方法。
在新的非正交式三坐标测量机环境下，REVO测头的B轴零位误差等参数的标定精度，对测量***的测量精度有很大影响，因此，必须在新的测量机形式下，进行实际测量之前，设计新的标定方法，对REVO测头的B轴零位误差进行精确标定，以避免对整个测量***测量精度的影响。中国发明专利（一种关节臂式坐标测量机的零位标定方法，授权公告号：CN 103630096 B）和李杏华老师等人在“A study on machine calibration techniques”论文中（Li X, Zhang G, Liu S, et al. A study on machine calibration techniques[J]. CIRP Annals - Manufacturing Technology, 2013, 62(1):499-502.）提出了一种REVO测头B轴零位误差的标定方法，但是在其所提出的标定方法中，探针是平行于测量机关节臂的方向进行探测的，探测时，探针测球探测工作面时的测量力，会反作用于关节臂；关节臂长度较长，测端微小的作用力也会使关节臂的角度产生相应的变化；关节臂角度的变化，经过放大后（放大倍数与关节臂长度相同），会使REVO测头中心产生较大的位移，从而又引起测头B轴测量角度的变化，最终在REVO测头B轴零位误差的标定过程中引入额外的误差。因此，在测量机三个运动轴保持静止的情况下，以一种对关节臂角度变化影响最小的方法，实现REVO测头B轴零位误差的高精度标定，对于提高整个测量***测量精度，保证产品质量，都具有重要意义。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种REVO测头B轴零位误差标定方法，能够应用于非正交式坐标测量机下REVO五轴测量***。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种REVO测头B轴零位误差标定方法，用于非正交式坐标测量机下REVO五轴测量***，包括以下步骤：
S1.将方尺放置于水平放置的平板上，方尺工作面M调整至与测量机X方向平行并固定，确保方尺不在外力的作用下发生移动，将平尺紧靠方尺的工作面N并固定；
S2.使测头A轴位于0°位置，移动测量机X方向主轴，探测平尺上一点，保持测量机X方向主轴静止不动；
S3.使测头B轴位于0°位置，测头A轴位于85°位置，向下移动测量机Z方向主轴，移动长度为L*(1-cos85°)，保持测量机三个主轴静止不动；
S4.转动REVO测头B轴，探测平尺上一点，并记为第一探测点，探测点返回的B轴角度记为β1；
S5.转动REVO测头B轴，探测平尺上步骤S4中所测点关于REVO测头B轴轴线的对称点，并记为第二探测点，探测点返回的B轴角度记为β2；
S6.计算β1与β2之和的一半与90°的差值，此差值即为REVO测头B轴零位误差，即：
△β=（β1+β2）/2-90° ①；
S7.重复S4至S6，直至此次△β值与上一次△β值之差的绝对值不大于4×10-5度，B轴零位误差标定完成；
上述步骤中，L为探针的长度。
进一步，所述平板为000级花岗石平板，规格为1000×1000×150mm，工作面平面度为2.5μm。
进一步，所述平尺为00级花岗石平尺，规格为750×100×40mm，工作面平面度为2.1μm，工作面间平行度为3.2μm。
进一步，所述方尺为00级花岗石方尺，规格为500×500×40mm，工作面平面度为1.6μm，工作面间平行度为2.4μm。
综上所述，本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
在标定过程中，测量机三个主轴静止不动的状态下，探针测球探测时产生的测量力，反作用在不易使关节臂角度产生变化的方向，从而避免了标定过程中由于测量力致使关节臂角度发生变化而引入额外标定误差的情况；本发明以标定过程中关节臂角度不变的方式，实现REVO测头B轴零位误差的高精度标定，方法简单，易于操作和实现，能够应用于精密测量。
附图说明
图1是本发明的操作示意图。
图中，1、测量机关节臂；2、探针；3、REVO测头；4、平尺；5、方尺；6、平板；M、方尺工作面；N、方尺工作面；β1、第一探测点的B轴角度；β2、第二探测点的B轴角度。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明。
如图1所示，本发明一种REVO测头B轴零位误差标定方法，用于非正交式坐标测量机下REVO五轴测量***，标定过程中所用工具包括：平尺4、方尺5和平板6；平尺4为00级花岗石平尺，规格为750×100×40mm，工作面平面度为2.1μm，工作面间平行度为3.2μm；方尺5为00级花岗石方尺，规格500×500×40mm，工作面平面度为1.6μm，工作面间平行度为2.4μm；平板6为000级花岗石平板，规格1000×1000×150mm，工作面平面度为2.5μm；选用花岗石材质的平尺、方尺和平板，稳定性好，受温度变化产生的形变较小；探针长度为L。
本发明所述方法步骤如下：
S1.将方尺5放置于水平放置的平板6上，方尺5工作面M调整至与测量机X方向平行并固定，确保方尺5不在外力的作用下发生移动，将平尺4紧靠方尺5的工作面N并固定，在测量过程中保持三者相对静止；
S2.调整测量机X方向位移：使测头A轴位于0°位置，移动测量机X方向主轴，探测平尺4上一点，保持测量机X方向主轴静止不动；
S3.调整测量机Z方向位移：使测头B轴位于0°位置，测头A轴位于85°位置，向下移动测量机Z方向主轴，移动长度为L*(1-cos85°)，保持测量机三个主轴静止不动，测头A轴设置85°能够在不发生干涉的情况下，最大化的利用探测距离，角度越大，测头动态探测误差越小；
S4.转动REVO测头B轴，探测平尺4上一点，并记为第一探测点，探测点返回的B轴角度记为β1；
S5.转动REVO测头B轴，探测平尺4上步骤S4中所测点关于REVO测头B轴轴线的对称点，并记为第二探测点，探测点返回的B轴角度记为β2；
S6.利用公式①计算REVO测头B轴零位误差；
S8.重复S4至S6，直至此次△β值与上一次△β值之差的绝对值不大于4×10-5度，B轴零位误差标定完成。
尽管已经参照其示例性实施例具体显示和描述了本发明，但是本领域的技术人员应该理解，在不脱离权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节上的各种改变。
Claims (7)
1.一种REVO测头B轴零位误差标定方法，用于非正交式坐标测量机下REVO五轴测量***，其特征在于包括以下步骤：
S1.将方尺（5）放置于水平放置的平板（6）上，方尺（5）工作面M调整至与测量机X方向平行并固定，确保方尺（5）不在外力的作用下发生移动，将平尺（4）紧靠方尺（5）的工作面N并固定；
S2.使测头A轴位于0°位置，移动测量机X方向主轴，探测平尺（4）上一点，保持测量机X方向主轴静止不动；
S3.使测头B轴位于0°位置，测头A轴位于85°位置，向下移动测量机Z方向主轴，移动长度为L*(1-cos85°)，保持测量机三个主轴静止不动；
S4.转动REVO测头B轴，探测平尺（4）上一点，并记为第一探测点，探测点返回的B轴角度记为β1；
S5.转动REVO测头B轴，探测平尺（4）上步骤S4中所测点关于REVO测头B轴轴线的对称点，并记为第二探测点，探测点返回的B轴角度记为β2；
S6.计算β1与β2之和的一半与90°的差值，此差值即为REVO测头B轴零位误差，即：
△β=（β1+β2）/2-90° ①；
S7.重复S4至S6，直至此次△β值与上一次△β值之差的绝对值不大于4×10-5度，B轴零位误差标定完成；
上述步骤中，L为探针（2）的长度。
2.根据权利要求1所述的一种REVO测头B轴零位误差标定方法,其特征在于:所述平板（6）为000级花岗石平板。
3.根据权利要求2所述的一种REVO测头B轴零位误差标定方法，其特征在于：所述平板（6）的规格为：1000×1000×150mm，工作面平面度为2.5μm。
4.根据权利要求1所述的一种REVO测头B轴零位误差标定方法，其特征在于：所述平尺（4）为00级花岗石平尺。
5.根据权利要求4所述的一种REVO测头B轴零位误差标定方法，其特征在于：所述平尺（4）的规格为：750×100×40mm，工作面平面度为2.1μm，工作面间平行度为3.2μm。
6.根据权利要求1所述的一种REVO测头B轴零位误差标定方法，其特征在于：所述方尺（5）为00级花岗石方尺。
7.根据权利要求6所述的一种REVO测头B轴零位误差标定方法，其特征在于：所述方尺（5）的规格为：500×500×40mm，工作面平面度为1.6μm，工作面间平行度为2.4μm。
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