基于改进型球杆仪的三坐标测量机空间误差标定技术研究
发布时间：2020-04-29 10:44
【摘要】：三坐标测量机作为一种高效便捷的新型精密测量设备,现已广泛应用于机械、汽车、航空航天以及电子工业等现代精密制造业中。为了满足大尺寸、复杂曲面零部件的检测需要,对三坐标测量机的整体测量精度提出了更高的要求和挑战,如何快速高效地提升三坐标测量机的整体测量精度是亟待解决的问题,而通过误差标定是提升三坐标测量机测量精度的一种有效途径。通常针对三坐标测量机测量精度的标定仪器主要有:激光干涉仪、激光跟踪仪和球杆仪。由于激光干涉仪和激光跟踪仪分别存在测量繁琐、测量成本高及测量周期长等不足,而传统球杆仪也存在测量功能单一、测量范围受限等问题,因此本文创新性地提出了基于传统球杆仪与圆光栅融合的新型测量装置,并根据该装置建立了联动误差的分离算法;并在三坐标测量机上规划出多区域全覆盖的测量方式,结合数据拼接处理以实现三坐标测量机的全局误差标定,主要研究内容有:1.基于球杆仪对自主研发的三坐标测量机进行误差标定,首先针对球杆仪在测量过程中不可避免产生的中心偏置误差,利用最小二乘拟合算法求解出中心偏置的坐标,并结合软件数据分析的中心偏置结果进行对比验证,证明了最小二乘拟合算法可以有效可靠的消除中心偏置误差。2.为了提升误差分离算法的精确性,改变传统算法中角度参数通过三坐标测量机进给速率和球杆仪采样频率两者之间的关系估算获取的不足,并结合仿真分析了真实角度获取对反映三坐标测量机特性的重要性。本文采用圆光栅在角度位置测量方面的优异性能,设计搭建了回转角度测量和球杆仪结合的改进型球杆仪测量装置,并对该装置进行了测量标定实验。3.基于改进型球杆仪提出了多区域全覆盖的测量方式,通过数据拼接处理实现三坐标测量机的全局误差标定,解决了因球杆仪测量范围受限的问题,最后通过在实验室自主设计研制的三坐标测量机上进行标定实验,验证了改进型球杆仪拼接算法的有效性,同时验证了数据拼接处理的可行性。
【图文】：
４．实现与数控机床的配套对接以组成生产加工线，还可以与加工中心的串联对逡逑接以组成柔性制造系统。逡逑三坐标测量机主要由主机、测头系统、控制系统和计算机系统（软件系统）逡逑四部分组成，如图１．１所示的是桥式三坐标测量机的示意图。主机主要由大理石逡逑工作平台、横梁、垂直轴、传动系统、平衡模块等组成，主机是三坐标测量机测逡逑量精度的基础。测头系统主要包括测针、测头、测座三个部分，测头系统是三坐逡逑标测量机测量精度的保证。控制系统主要由控制器、驱动系统、光栅系统三部分逡逑构成，控制系统是三坐标测量机测量精度的核心，三坐标测量机是通过运动控制逡逑器实现预期的重复定位和位置公差的要求。计算机系统主要包括数据处理模块、逡逑测量模块、补偿模块等，该系统是三坐标测量机测量精度的反映。上述各组成部逡逑分按照不同的实现方法、规格，能够获得不同精度类型的三坐标测量机，以便满逡逑足不同情况下的测量需要。逡逑
简化的标定思路。针对三坐标测量机Ｘ、Ｙ、Ｚ三轴的误差测量，其中有刚体２１逡逑项几何误差的测量、多平面内联动误差的测量等。误差参数的测量通常需要借助逡逑于专用测量工具，比如图１．２激光干涉仪、图１．３激光跟踪仪和图１．４球杆仪等，，逡逑激光干涉仪的优点是抗干扰能力强，范围大，但测量工序繁琐。激光跟踪仪的优逡逑点是测量周期短，但耗资成本高，操作要求高。两者对于几何误差的测量都存在逡逑一定的局限性，不利于推广应用。球杆仪具各测量周期短、操作简便和测量成本逡逑低的优点，存在的不足是测量范围局限性和自身测量功能单一性。逡逑Ｉ逦~|逡逑ｍｍ逦S缅义希保澹保澹卞义希矗义希椋戾义贤迹保布す飧缮嬉遣饬垮义希冲义
本文编号：2644492
【图文】：
４．实现与数控机床的配套对接以组成生产加工线，还可以与加工中心的串联对逡逑接以组成柔性制造系统。逡逑三坐标测量机主要由主机、测头系统、控制系统和计算机系统（软件系统）逡逑四部分组成，如图１．１所示的是桥式三坐标测量机的示意图。主机主要由大理石逡逑工作平台、横梁、垂直轴、传动系统、平衡模块等组成，主机是三坐标测量机测逡逑量精度的基础。测头系统主要包括测针、测头、测座三个部分，测头系统是三坐逡逑标测量机测量精度的保证。控制系统主要由控制器、驱动系统、光栅系统三部分逡逑构成，控制系统是三坐标测量机测量精度的核心，三坐标测量机是通过运动控制逡逑器实现预期的重复定位和位置公差的要求。计算机系统主要包括数据处理模块、逡逑测量模块、补偿模块等，该系统是三坐标测量机测量精度的反映。上述各组成部逡逑分按照不同的实现方法、规格，能够获得不同精度类型的三坐标测量机，以便满逡逑足不同情况下的测量需要。逡逑
简化的标定思路。针对三坐标测量机Ｘ、Ｙ、Ｚ三轴的误差测量，其中有刚体２１逡逑项几何误差的测量、多平面内联动误差的测量等。误差参数的测量通常需要借助逡逑于专用测量工具，比如图１．２激光干涉仪、图１．３激光跟踪仪和图１．４球杆仪等，，逡逑激光干涉仪的优点是抗干扰能力强，范围大，但测量工序繁琐。激光跟踪仪的优逡逑点是测量周期短，但耗资成本高，操作要求高。两者对于几何误差的测量都存在逡逑一定的局限性，不利于推广应用。球杆仪具各测量周期短、操作简便和测量成本逡逑低的优点，存在的不足是测量范围局限性和自身测量功能单一性。逡逑Ｉ逦~|逡逑ｍｍ逦S缅义希保澹保澹卞义希矗义希椋戾义贤迹保布す飧缮嬉遣饬垮义希冲义
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