CN115235383A - 一种空间十字导轨正交性的检测与调试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种空间十字导轨正交性的检测与调试方法，本发明是借助激光跟踪仪首先测量基准面建立坐标系，测量A、B导轨并调试导轨的直线度与基准面平行；然后利用激光跟踪仪测量A、B导轨运动范围内的空间坐标点拟合XY平面，移动A、B导轨至中心形成正交，利用激光跟踪仪测量A、B导轨运动范围直线并拟合A、B导轨直线度和十字交点，通过XY平面、十字交点、A直线建立空间坐标系，根据实时位置坐标调节B导轨相对A导轨的正交直至达到要求，最后进行复验。本发明借助激光跟踪仪的空间测量精度，对十字双导轨在空间的正交关系进行在位检测与调试，其检测精度较高、操作便捷。
Description
技术领域
本发明属于检测领域，具体涉及一种空间十字导轨正交性的检测与调试方法。
背景技术
目前精密机械、船舶、航天等领域迅猛发展，对于大型精密二维三维等运动***的需求量不断增大，其运动***的几何参数要求也越来越高。然而对于在位检测调试的方法也是一种巨大的挑战，传统方法使用标准尺、千分表检测方法已无法满足需求，现代检测设备激光跟踪仪因具有安装快捷、高精度、高效率、能实施在位检测等优点已在各大行业中广泛应用，该设备的测量方法是通过靶球续光移动并接触被测产品外形轮廓，激光头实时采集靶球空间位置坐标，通过强大的软件计算分析几何参数。
本发明借助激光跟踪仪的空间测量技术，解决十字导轨运动直线度及正交精度的在位检测与调试，能够保证检测精度及准确性，有效降低了该阶段产品的研制周期，节约了时间成本。
发明内容
本发明为解决1.2m二维运动工作台，在XY平面内任意位置移动时与基准平面平行，在A、B导轨工作范围内十字交叉移动都能确保导轨相互正交的问题，提供了一种空间十字导轨正交性的检测与调试方法。
本发明采用的技术方案为：一种空间十字导轨正交性的检测与调试方法，按以下步骤实现：
步骤一：将A直线导轨横向安装于基准面上，使用激光跟踪仪结合靶球测量基准面并在该表面上建立第一笛卡尔直角坐标系，通过激光跟踪仪根据坐标系实时显示值测量和调试A直线导轨的直线度，以及A直线导轨与基准面的平行度；
步骤二：将B直线导轨纵向安装在基准面上，使得其A、B直线导轨呈十字交叉状态；
步骤三：根据所述第一笛卡尔直角坐标系实时显示值调试B直线导轨的滑块行程直线度，同时调试B直线导轨与基准面平行；
步骤四：复验与调试A、B直线导轨，使得其A、B直线导轨在二维运动范围内对基准面平行；
步骤五：通过激光跟踪仪在A、B直线导轨运动形成的XY平面上均匀分布多个测量点一，并根据测量结果拟合所述XY平面度；再使用激光跟踪仪依次测量A、B直线导轨上均布的多个测量点二，并根据测量数据分别拟合出A、B直线导轨的直线度，以及两直线导轨中心的十字交叉点；所述测量点一和测量点二的数量分布根据导轨行程的范围和精度所决定；
步骤六：以垂直于XY平面确定+Z轴，其中A、B两直线导轨中心十字交叉点为坐标原点，以A直线导轨方向确定+X轴方向，建立第二笛卡尔直角坐标系；
步骤七：在所述的第二笛卡尔直角坐标系下，不断调试B直线导轨的位置偏差值，使得其与A直线导轨形成正交；
步骤八：检测复验A、B直线导轨的正交性。
进一步的，步骤一中，将激光跟踪仪安装于A直线导轨旁侧，在A直线导轨的滑块上固定靶座并放置靶球，扫描测量基准面和A直线导轨直线度，并根据建立的第一笛卡尔直角坐标信息依次对A直线导轨的直线度与基准面的平行度进行粗调、精调直至达到要求。
进一步的，步骤二中，所述通过滑块底部十字驱动槽分别连接于A、B直线导轨上，通过气浮驱动滑块带动A、B直线导轨做单轴直线运动或双轴二维联动。
进一步的，步骤五中，获取所述二维运动范围的XY平面作为基准平面，具体为：分别于A直线导轨和B直线导轨上均匀分布三条测量线形成矩形网格测量路径，均布测量多点并拟合XY平面，移动两导轨于XY平面中心位置并呈十字交叉状态，在该状态下测量A、B直线导轨并将拟合的两导轨直线和交叉点垂直投影到所述的基准平面上，以确保测量参数的正确拟合分析，以及坐标系法向、方向、原点正确建立，并在统一坐标下保证参数的测量重复性和有效性。
进一步的，所述测量点一为32个；所述测量点二分别为A、B直线导轨各测量11个。
进一步的，步骤六中，建立的第二笛卡尔直角坐标系是模拟A、B直线导轨实际使用状态下建立的坐标，其中A直线导轨方向可与B直线导轨方向互换，即可将+X轴方向互换为+Y轴方向。
进一步的，步骤七中，通过激光跟踪仪调出实时XYZ位置坐标显示值，调试B直线导轨偏摆锁紧螺母，直到修正B直线导轨坐标值偏离量以使得B直线导轨与A直线导轨正交。
进一步的，步骤八中，在重新采集A、B直线导轨二维运动形成的XY平面、直线度、交叉点建立第三笛卡尔直角标系下，重复步骤七，检测和调试直至A、B直线导轨在XY平面范围内运动正交。
本发明与现有技术相比的优点在于：
1.由于大尺寸直线运动导轨是作为移动工作台安装在狭小的设备内部，且需要在位解决相互二维台运动间的几何参数和位置精度，利用传统的标准直尺、角尺、千分表等传统手段在位实施调装与检测非常困难；若应用专业设备则需要激光直线度仪、自准直仪、激光干涉仪等精密计量设备和操作人员，因此检测程序较为繁琐、成本较高；
2.本发明方法借助激光跟踪仪的空间坐标检测技术，有效解决了在位检测并实时动态监测和调试导轨的几何参数及位置精度(如导轨直线度、相互垂直度、移动定位精度及重复定位精度)提高了整个导轨运动***的检测、调试精度和工作效率；
3.本发明方法是通过将二维直线导轨运动***依次进行单直线导轨的几何精度调试再到双轨的正交精度调试，能够使双导轨在XY平面空间内任意位置移动时具有良好的直线性与正交精度。
附图说明
图1为一种空间十字导轨正交性的检测与调试方法的示意图；
图2为一种空间十字导轨正交性的检测与调试方法的检测图。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施的方式进一步说明本发明。实施方案过程：通过使用本发明方法对1.2m×1.2m直线运动导轨直线度以及正交性的在位检测与调试过程进行详细说明。
按以下步骤实现：
步骤一：将A直线导轨按照图1所示横向安装于基准面上，使用激光跟踪仪结合靶球测量基准面并在该表面上建立第一笛卡尔直角坐标系，通过激光跟踪仪根据坐标系实时显示值测量和调试A直线导轨的直线度，以及A直线导轨与基准面的平行度；
其中，激光跟踪仪安装于A直线导轨旁侧，在A直线导轨的滑块上固定靶座并放置靶球，扫描测量基准面和A直线导轨直线度，并根据建立的第一笛卡尔直角坐标信息依次对A直线导轨的直线度与基准面的平行度进行粗调、精调直至达到要求。
步骤二：将B直线导轨纵向安装在基准面上，使其A、B直线导轨呈十字交叉状态；
其中，通过滑块底部十字驱动槽分别连接于A、B直线导轨上，通过气浮驱动滑块带动A、B直线导轨做单轴直线运动或双轴二维联动。
步骤三：根据坐标系显示值调试B直线导轨滑块全行程的直线度并使得其与基准面平行；
步骤四：复验与调试A、B直线导轨二维运动范围对基准面平行；
步骤五：按照图2所示通过激光跟踪仪在A、B直线导轨运动形成的XY平面上均匀分布32个测量点，并根据测量结果拟合所述XY平面度；再使用激光跟踪仪依次于A、B直线导轨上均布测量各11个点，并根据测量数据分别拟合出A、B直线导轨的直线度，以及两直线导轨中心的十字交叉点；
其中，所述XY平面以及A、B直线导轨上的测量点数量分布根据导轨移动行程范围和精度所决定；所述获取二维运动范围的XY平面作为基准平面，具体为：分别于A和B直线导轨运动范围内所构成的平面上，均匀分布三条线形成矩形网格测量路径，移动两导轨于XY平面中心位置时需呈十字交叉状态，在该状态下测量A、B直线导轨并将拟合的两导轨直线和交叉点垂直投影到所述的基准平面上，以确保测量参数的正确拟合分析，以及坐标系法向、方向、原点正确建立，并在统一坐标下保证参数的测量重复性和有效性。
步骤六：以垂直于XY平面确定+Z轴，其中A、B两直线导轨中心十字交叉点为坐标原点，以A直线导轨方向确定+X轴方向，建立第二笛卡尔直角坐标系；
其中，建立的第二笛卡尔直角坐标系是模拟A、B直线导轨实际使用状态下建立的坐标，其中A直线导轨方向可与B直线导轨方向互换，即可将+X轴方向互换为+Y轴方向。
步骤七：在所述的第二笛卡尔直角坐标系下，不断调试B直线导轨的位置偏差值，使得其与A直线导轨形成正交；
其中，通过激光跟踪仪调出实时XYZ位置坐标显示值，调试B直线导轨偏摆锁紧螺母，直到修正B直线导轨坐标值偏离量以使得B直线导轨与A直线导轨正交；
步骤八：检测复验A、B直线导轨的正交性。
其中，在重新采集A、B直线导轨二维运动形成的XY平面、直线度、交叉点建立的第三笛卡尔直角坐标系下，重复步骤七，检测和调试直至A、B直线导轨在XY平面范围内运动正交。
本发明中涉及到的本领域公知技术未详细阐述。
Claims (8)
1.一种空间十字导轨正交性的检测与调试方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤一：将A直线导轨横向安装于基准面上，使用激光跟踪仪结合靶球测量基准面并在该表面上建立第一笛卡尔直角坐标系，通过激光跟踪仪根据坐标系实时显示值测量和调试A直线导轨的直线度，以及A直线导轨与基准面的平行度；
步骤二：将B直线导轨纵向安装在基准面上，使得其A、B直线导轨呈十字交叉状态；
步骤三：根据所述第一笛卡尔直角坐标系实时显示值调试B直线导轨的滑块行程直线度，同时调试B直线导轨与基准面平行；
步骤四：复验与调试A、B直线导轨，使得其A、B直线导轨在二维运动范围内对基准面平行；
步骤五：通过激光跟踪仪在A、B直线导轨运动形成的XY平面上均匀分布多个测量点一，并根据测量结果拟合所述XY平面度；再使用激光跟踪仪依次测量A、B直线导轨上均布的多个测量点二，并根据测量数据分别拟合出A、B直线导轨的直线度，以及两直线导轨中心的十字交叉点；所述测量点一和测量点二的数量分布根据导轨行程的范围和精度所决定；
步骤六：以垂直于XY平面确定+Z轴，其中A、B两直线导轨中心十字交叉点为坐标原点，以A直线导轨方向确定+X轴方向，建立第二笛卡尔直角坐标系；
步骤七：在所述的第二笛卡尔直角坐标系下，不断调试B直线导轨的位置偏差值，使得其与A直线导轨形成正交；
步骤八：检测复验A、B直线导轨的正交性。
2.根据权利要求1所述的一种空间十字导轨正交性的检测与调试方法，其特征在于：步骤一中，将激光跟踪仪安装于A直线导轨旁侧，在A直线导轨的滑块上固定靶座并放置靶球，扫描测量基准面和A直线导轨直线度，并根据建立的第一笛卡尔直角坐标信息依次对A直线导轨的直线度与基准面的平行度进行粗调、精调直至达到要求。
3.根据权利要求1所述的一种空间十字导轨正交性的检测与调试方法，其特征在于：步骤二中，所述通过滑块底部十字驱动槽分别连接于A、B直线导轨上，通过气浮驱动滑块带动A、B直线导轨做单轴直线运动或双轴二维联动。
4.根据权利要求1所述的一种空间十字导轨正交性的检测与调试方法，其特征在于：步骤五中，包括获取所述二维运动范围的XY平面作为基准平面，具体为：分别于A直线导轨和B直线导轨上均匀分布三条测量线形成矩形网格测量路径，均布测量多点并拟合XY平面度，移动两导轨于XY平面中心位置并呈十字交叉状态，在该状态下测量A、B直线导轨并将拟合的两导轨直线和交叉点垂直投影到所述的基准平面上，以确保测量参数的正确拟合分析，以及坐标系的法向、方向、原点正确建立，并在统一坐标下保证参数的测量重复性和有效性。
5.根据权利要求1所述的一种空间十字导轨正交性的检测与调试方法，其特征在于：所述测量点一为32个；所述测量点二分别为A、B直线导轨各测量11个。
6.根据权利要求1所述的一种空间十字导轨正交性的检测与调试方法，其特征在于：步骤六中，建立的第二笛卡尔直角坐标系是模拟A、B直线导轨实际使用状态下建立的坐标，其中A直线导轨方向可与B直线导轨方向互换，即可将+X轴方向互换为+Y轴方向。
7.根据权利要求1所述的一种空间十字导轨正交性的检测与调试方法，其特征在于：步骤七中，通过激光跟踪仪调出实时XYZ位置坐标显示值，调试B直线导轨偏摆锁紧螺母，直到修正B直线导轨坐标值偏离量以使得B直线导轨与A直线导轨正交。
8.根据权利要求1所述的一种空间十字导轨正交性的检测与调试方法，其特征在于：步骤八中，在重新采集A、B直线导轨二维运动形成的XY平面、直线度、交叉点建立第三笛卡尔直角标系下，重复步骤七，检测和调试直至A、B直线导轨在XY平面范围内运动正交。
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| CN202210873659.2A CN115235383A (zh) | 2022-07-21 | 2022-07-21 | 一种空间十字导轨正交性的检测与调试方法 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN117020754A (zh) * | 2023-10-08 | 2023-11-10 | 成都飞机工业（集团）有限责任公司 | 一种柔性生产线数控加工中心几何精度检测工具及方法 |
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2022
- 2022-07-21 CN CN202210873659.2A patent/CN115235383A/zh active Pending
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| CN117020754A (zh) * | 2023-10-08 | 2023-11-10 | 成都飞机工业（集团）有限责任公司 | 一种柔性生产线数控加工中心几何精度检测工具及方法 |
| CN117020754B (zh) * | 2023-10-08 | 2024-02-23 | 成都飞机工业（集团）有限责任公司 | 一种柔性生产线数控加工中心几何精度检测工具及方法 |
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