[发明专利]基于测量头机床在线测量误差的补偿方法及使用的标准样块

权利要求书

1.基于测量头机床在线测量误差的补偿方法，该方法基于安装在机床主轴上的接触式三维测量头对标准量具的测量结果的校准，确定机床主轴与本次安装的接触式测量头构成的测量系统的测量误差补偿值，使用该测量误差补偿值对测量系统实际测量数据进行补偿修正，其特征在于：该方法由以下步骤实现：

步骤一.机床主轴带动三维测量头上接触球Q₁对标准量具上具有一定高度的标准球在X轴方向进行直径坐标点接触测量，测量结果标定为X₂、X₃；

步骤二.机床主轴带动三维测量头上接触球Q₁对标准量具上标准球在Y轴方向进行直径坐标点接触测量，测量结果标定为Y₂、Y₃；

步骤三.机床主轴带动三维测量头上接触球Q₁对标准量具上三个相互垂直面上的任意坐标点接触测量，测量结果标定为X₁、Y₁、Z₁；

步骤四.机床主轴带动三维测量头上接触球Q₁对标准量具上标准球在Z轴方向进行高度坐标点接触测量，测量结果标定为Z₂；

步骤五.确定测量误差补偿值：

根据步骤一获得测量结果标定的X₂、X₃，确定三维测量头上接触球Q₁在X轴方向的直径测量误差补偿值D_1X，D_1X的计算公式为：

D_1X＝X_2‐3‐D₂ 公式(1)

公式(1)中D₂为标准量具上已知的标准球直径；X_2‐3为X₂与X₃两点之间的X轴方向距离：

根据步骤二获得测量结果标定的Y₂、Y₃，确定三维测量头上接触球Q₁在Y轴方向的直径测量误差补偿值D_1Y，D_1Y的计算公式为：

D_1Y＝Y_2‐3‐D₂ 公式(2)

公式(2)中D₂为标准量具上已知的标准球直径；Y_2‐3为Y₂与Y₃两点之间Y轴方向距离

根据步骤一至步骤四获得测量结果标定的X₁、X₂、Y₁、Y₂、Z₁、Z₂，确定三维测量头上接触球Q₁在X、Y、Z轴方向测量误差补偿值X¹、Y¹、Z¹，X¹、Y¹、Z¹的计算公式分别为：

X¹＝X_1‐2‐X1 公式(3)

公式(3)中X_1‐2为X₁与X₂两点之间的X轴方向距离；X1为标准量具上X₁点所在的平面与标准球球心点在X轴方向的已知距离；

Y¹＝Y_1‐2‐Y1 公式(4)

公式(4)中Y_1‐2为Y₁与Y₂两点之间的距离；Y1标准量具上Y₁点所在的平面与标准球球心点在Y轴方向的已知距离；

Z¹＝Z_1‐2‐Z1 (5)

公式(5)中Z_1‐2为Z₁与Z₂两点之间的Z轴方向距离；Z1为标准量具上Z₁点所在的平面与标准球上Z₂点在Z轴方向的已知距离；

步骤六.测量结果的测量误差补偿：

机床主轴带动三维测量头上接触球Q₁对实际被测量件进行接触测量；

X轴方向进行两点之间距离测量时，实际测量数值使用测量误差补偿值X¹进行修正，当X¹为正数时，实际测量数值减去X¹的绝对值，当X¹为负数时，实际测量数值加上X¹的绝对值得修正后的测量结果；

Y轴方向进行两点之间距离测量时，实际测量数值使用测量误差补偿值D_1Y进行修正，当D_1Y为正数时，实际测量数值减去D_1Y的绝对值，当D_1Y为负数时，实际测量数值加上D_1Y的绝对值得修正后的测量结果；

X轴方向点位置测量时，实际测量数值使用测量误差补偿值X¹进行修正，当X¹为正数时，实际测量数值减去X¹的绝对值，当X¹为负数时，实际测量数值加上X¹的绝对值得修正后的测量结果；

Y轴方向点位置测量时，实际测量数值使用测量误差补偿值Y¹进行修正，当Y¹为正数时，实际测量数值减去D_1X的绝对值，当Y¹为负数时，实际测量数值加上Y¹的绝对值得修正后的测量结果；

Z轴方向点位置测量时，实际测量数值使用测量误差补偿值Z¹进行修正，当Z¹为正数时，实际测量数值减去Z¹的绝对值，当Z¹为负数时，实际测量数值加上Z¹的绝对值得修正后的测量结果。