[发明专利]基于激光追踪仪多站位测量的三坐标测量机坐标误差修正系统不确定度分析方法

说明书

本发明公开了基于激光追踪仪多站位测量的三坐标测量机坐标误差修正系统不确定度分析方法，属于精密测试技术领域。首先构建测量系统的误差模型；其次确定测量系统的合成不确定度模型；然后对不确定度分量进行计算分析。基于激光追踪仪多站位测量的CMM空域坐标修正系统的误差因素包括：由CMM提供的待测点不准确引入的测量不确定度，由激光追踪仪提供的相对干涉测量长度引入的测量不确定度，由数据拟合引入的测量不确定度；最后，计算各误差因素的不确定度分量灵敏度系数和各不确定度分量，并计算测量系统的合成不确定度。本发明通过合理选择CMM待测点分布空间，可以降低系统不确定度，完善系统测量性能。

技术领域

本发明涉及一种不确定度分析方法，特别是基于激光追踪仪(LaserTracer， LT)多站位测量的三坐标测量机(Coordinate Measurement Machine,CMM)空域坐标修正系统的不确定度分析方法，属于精密测试技术领域。

背景技术

随着精密测量技术的发展，对三坐标测量机的测量精度要求越来越高。为了提高三坐标测量机的测量精度，需要对其测量结果进行误差修正。基于激光追踪仪多站位测量方法，能够实时快速标定三坐标测量机的误差，提高三坐标测量机空间测量点的定位精度。

不确定度是评定测量结果质量的指标，表示了测量结果的可信程度，是测量结果中应当包含的一个重要参数。只有包含测量不确定度的测量结果才是完整的、可靠的、有实用价值的。为了对基于激光追踪仪多站位测量的三坐标测量机空域坐标修正系统性能有一个正确的评价，需要对所有影响测量结果的误差分量进行综合分析，从而确定系统的测量不确定度。

为此有必要发明一种基于激光追踪仪多站位测量的三坐标测量机空域坐标修正系统的不确定度分析方法，全面准确的分析测量系统不确定度，从而对三坐标测量机空域坐标修正结果有个正确的评估。

发明内容

本发明的技术目的在于利用不确定度分析方法，提供一种基于激光追踪仪多站位测量的三坐标测量机空域坐标修正系统的不确定度分析方法，使之能够全面准确的评估测量系统的性能，给出一个合理的估计。本方法具有全面合理以及准确等特点。

为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的：基于LT多站位测量的CMM坐标误差修正系统不确定度分析方法，该方法包括以下步骤：

步骤一：构建测量系统的误差模型。测量系统的构建需要一台三坐标测量机和一台激光追踪仪，激光追踪仪的目标靶镜安装在CMM的测头上，目标靶镜与 CMM测头运动轨迹相同，如图1所示。在CMM坐标系下，令CMM测量空间内待测点的坐标为A_i(x_i,y_i,z_i)，其中i＝1,2,3,…,n，n为待测点个数；激光追踪仪的站位坐标为P_j(X_j,Y_j,Z_j)，其中j＝1,2,3,…,m，m为激光追踪仪站位个数；LT内部标准球的球心为O；P_j到A₁点的距离为d_j；测量过程中LT的测量数据为l_ij。则 CMM空域坐标修正系统的误差模型为：

式(1)中，x_i表示待测点在x轴方向的数值；y_i表示待测点在y轴方向的数值；z_i表示待测点在z轴方向的数值；X_j表示LT站位坐标在x轴方向的数值； Y_j表示LT站位坐标在y轴方向的数值；Z_j表示LT站位坐标在z轴方向的数值； d_j表示每个LT站位对应到初始待测点的距离；l_ij表示LT的相对干涉测长值。

步骤二：确定测量系统的合成不确定度模型。根据误差传递公式，得到基于 LT多站位测量的CMM空域坐标误差修正系统的测量不确定度模型为：