[发明专利]适用于离子束抛光的工件定位误差标定及补偿方法

权利要求书

1.一种适用于离子束抛光的工件定位误差标定及补偿方法，提供：工件安装板、离子源、激光跟踪仪、靶标球、工业测量相机，靶球基座，法拉第杯，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：将工件固定在工件安装板上；

步骤2：架设激光跟踪仪，其中激光跟踪仪的测量范围覆盖整个工件及靶球基座；

步骤3：激光跟踪仪结合靶标球测量工件中心的空间位置信息，设为(x_w,y_w,z_w)；

步骤4：将靶标球放置在靶球基座上，获得靶球基座中心在激光跟踪仪测量坐标系中的空间位置，设为(x_b,y_b,z_b)；

步骤5：采用激光跟踪仪计算步骤3及步骤4获得的空间位置数据，两者相减得到工件中心相对靶球基座中心的空间坐标变换(Δx₁,Δy₁,Δz₁)，其变换矩阵如式(1.1)所示；

；

步骤6：通过工业测量相机精密标定靶球基座与法拉第杯中心孔(x_f,y_f,z_f)的相对位置(Δx₂,Δy₂,Δz₂)；代入步骤5数据，计算得到工件中心相对法拉第杯中心孔的空间坐标变换关系，其变换矩阵如式(1.2)所示：

；

步骤7：关闭离子束加工设备的真空仓门，抽取真空，到达预定真空度后开启离子源；

步骤8：进行法拉第杯扫描，获得离子束束流分布，通过高斯曲线拟合得到离子束中心相对法拉第杯中心孔的偏置关系，设为(Δx₃,Δy₃)；

步骤9：结合步骤6及步骤8的结果，通过坐标变换得到工件中心相对离子束中心的空间位置关系，即为工件在离子束加工坐标系中定位误差，即工件定位中心相对于离子束流中心的实际位置为：

；

步骤10：加工设备基于工件坐标系生成CNC代码；将其中CNC驻留时间坐标(x_C0,y_C0,z_C0，T_C0)减去工件中心相对离子束中心的空间位置关系(x_wa,y_wa,z_wa)，通过软件将定位误差进行偏置补偿，生成最终执行的CNC代码(x_C,y_C,z_C，T_C)：

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2.如权利要求1所述的适用于离子束抛光的工件定位误差标定及补偿方法，其特征在于，步骤3中，靶标球接触工件基准面通过激光跟踪仪测量靶标球中心空间位置，用激光跟踪仪附带的软件计算获得工件基准面位置。

3.如权利要求2所述的适用于离子束抛光的工件定位误差标定及补偿方法，其特征在于，步骤3中，激光跟踪仪测量获得工件上基准面Y_top、下基准面Y_Bottom、左基准面X_Left、右基准面X_Right的空间位置，计算获得工件中心在测量坐标系中的空间位置：

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4.如权利要求1所述的适用于离子束抛光的工件定位误差标定及补偿方法，其特征在于，步骤5中，靶球基座和法拉第杯依次精密地固定在机械连接件安装面上，并通过机械连接件与工件安装板连接，放置在机床行程范围内且不影响工件安装的工件安装板边角位置。

5.如权利要求4所述的适用于离子束抛光的工件定位误差标定及补偿方法，其特征在于，还包括底座，所述工件安装板呈竖直或水平方向放置，且所述机械连接件固定在所述底座上，机械连接件安装面与工件安装板平行。

6.如权利要求1所述的适用于离子束抛光的工件定位误差标定及补偿方法，其特征在于，步骤3中，可以采用测量臂、光笔测量仪、坐标测量机、触发式测头系统获得工件中心的空间位置信息。