[发明专利]一种触针式轮廓仪传感器非线性误差的校正方法

说明书

技术领域

本发明属于高精度传感器领域，更具体地，涉及一种触针式轮廓仪传感器非线性误差的校正方法。

背景技术

随着现代工业技术的不断发展，各种各样的复杂零件的不断出现，对零件表面轮廓的测量，特别是大范围、高精度的测量需求也越来越迫切。根据测量原理的不同，一般可以将表面轮廓的测量仪分为两类：触针式轮廓测量仪和非触针式轮廓测量仪。由于触针式轮廓测量仪测量重复性好，测量范围大，测量结果稳定可靠以及测量精度较高，因此一直作为一种最基本而且被广泛使用的表面轮廓检测方法。然而，当触针式轮廓仪在进行轮廓测量时，测针会围绕固定支点转动，所以当测量范围越大时，测杆转动的角度也越大，最终将导致测量结果产生较大的误差。

目前主要有专利200610200069.4所公布的零位跟踪的工作台，但由于在每次测量时工作台都要回到零位，所以测量速度较慢，而且整个测量工作台阿贝误差较大；此外，英国Rank Taylor Hobson研制的Form Talysurf PGI则采用标准球冠进行校正，但当所要测量范围较大时，球冠也要求较大，所以成本较高，而且算法比较复杂。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种触针式轮廓仪传感器非线性误差的校正方法，其使用简单、效率高、成本低、精度高、适用范围广，并能对触针式轮廓仪传感器的全量程误差进行补偿。

为实现上述目的，本发明提供了一种触针式轮廓仪传感器非线性误差的校正方法，包括以下步骤：

(1)调整轮廓仪传感器的位置，使其触针与垂直微位移工作台的工作面相接触；

(2)确定垂直微位移工作台在垂直方向上运动的距离Y以及采样间距y；

(3)通过计算机和控制箱后发出信号1、2、...、n来控制垂直微位移工作台的电机转动，电机带动垂直微位移工作台上下运动，从而带动轮廓仪传感器的触针运动，其中n＝Y/y；

(4)垂直微位移工作台上的激光测距仪分别根据信号1、2、...、n测量垂直微位移工作台在垂直方向上相对于初始位置的位移量y₁、...、y_n，同时轮廓仪传感器的计量系统分别根据信号1、2、...、n测量轮廓仪传感器的触针在垂直方向上相对于初始位置的位移值y₁’、...、y_n’；

(5)将两组数据y₁、y₂......y_n以及y₁’、y₂’......y_n’以一一对应的方式保存在垂直方向的误差查找表中；

(6)取下垂直微位移工作台，并将楔形斜块放置在水平工作台上；

(7)调整轮廓仪传感器的位置，使其触针与楔形斜块的斜面相接触；

(8)确定水平工作台在水平方向上运动的距离X以及采样间距x；

(9)通过计算机和控制箱后发出信号1’、2’、...、n’来控制水平工作台的电机转动，电机带动水平工作台水平运动，从而带动楔形斜块和传感器的触针运动，其中n’＝X/x；

(10)水平工作台上的激光测距仪分别根据信号1’、2’、...、n’测量水平工作台在水平方向上相对于初始位置的位移量X₁’、...、X_n’，同时轮廓仪传感器的计量系统分别根据信号1’、2’、...、n’测量轮廓仪传感器的触针在垂直方向上相对于初始位置的位移值A₁’、...、A_n’；

(11)判断A₁’是否和步骤(4)中得到的位移值y₁’、y₂’......y_n’中的一个数值y_i’相等，若相等，则将A₁更新为y_i’在垂直方向的误差查找表中对应的y_i，若不相等，则进一步确定A₁’位于y₁’、y₂’......y_n’中哪两个相邻的数值之间，若y_j’＜A₁’＜y_j+1’，则将A₁更新为y_j+1’在垂直方向的误差查找表中对应的y_j+1；