[发明专利]一种平行双关节坐标测量机的Z轴阿贝误差修正方法

说明书

本发明公开一种平行双关节坐标测量机的Z轴阿贝误差修正方法，包括如下步骤，平行双关节坐标测量机的连接臂进行力变形仿真，在平行双关节坐标测量机的连杆两端分别固定安装激光发射器、位敏探测器，激光发射器射出的光束集中在位敏探测器工作面的中间区域；当触发测头接触到待测工件后，主控电路检测到触发信号后，同步锁存并记录激光发射器射出的激光打在位敏探测器上光斑的偏移量、直光栅和2个圆光栅的数值；通过获取的偏移量计算出阿贝角；通过获取的2个圆光栅角度值，结合测量臂的几何参数值，计算出阿贝臂；根据计算得到的阿贝臂和阿贝角，对Z轴直光栅的示值进行Z轴阿贝误差实时修正。可显著提高平行双关节坐标测量机的测量精度。

技术领域

本发明属于测量仪器领域，尤其涉及一种平行双关节坐标测量机的Z轴阿贝误差修正方法。

背景技术

平行双关节坐标测量机是一种非正交式的精密几何量测量仪器，主要由在竖直方向Z轴上下移动的导轨滑台系统以及可以在水平方向X-Y平面内旋转的测量臂系统组成。Z轴导轨滑台系统包括立柱10、2根精密导轨8、滑台9、丝杠、电机和直光栅，电机通过丝杠带动滑台沿着精密导轨移动，直光栅测量滑台相对于零位刻线的位移量，得到滑台的竖直方向位置；测量臂系统由2只连杆1、2个旋转关节7、手持部件6、触发测头4等部分组成。2个旋转关节中分别安装高精度圆光栅传感器，其中圆光栅传感器的读数头固定在读数头支架上，圆光栅传感器的光栅盘固定在旋转轴上，测量旋转关节的转动角度。旋转关节固定在滑台上，旋转关节通过连杆1固定在旋转关节1上，手持件通过连杆2固定在旋转关节上，手持件上安装运行开关，手持件下端安装触发测头。平行双关节坐标测量机的底座固定在移动设备上，可在车间内实现小范围移动，体现出该款测量机的灵活性和便携性。在实际测量过程中，操作人员手握住手持部件，可实现测量臂末端的触发测头在X-Y平面的自由移动，通过控制运行开关，控制电机转动，通过上下方向移动Z轴滑台，实现测量臂末端触发测头的Z轴方向移动。当触发测头接触到待测零件后，产生触发信号，电路硬件系统检测到触发信号后，记录此时Z轴方向的直光栅以及测量臂中2个圆光栅的示值，求出此时空间三维坐标，与此同时控制电机实现停转。

由于触发测头和直光栅不在一条直线上，即触发测头所在的测量线和直光栅所在的标尺线不在一条直线，存在阿贝臂。并且由于测量臂属于悬臂结构，测量臂的连杆部位会产生较大的形变，产生阿贝角，在阿贝角和阿贝臂共同影响下，产生沿Z轴方向的阿贝误差。

而目前，尚无针对平行双关节坐标测量机Z轴阿贝误差的实时修正方法，仅有连杆弹性变形量的检测方法，主要有传统的应力分析法，即选择连杆表面某个点或某几个点固定应变片，检测局部的应力应变，经过复杂的公式推导计算得到连杆末端相对于前端的变形量，该方法计算过程负责且精度不高。另一种方法是采用在连杆两端分别搭载激光发射器和位敏探测器(PSD)，PSD器件的输出电压与照射在PSD上光斑的位置有线性关系，该方案可以测量连杆整段的形变量，且具有达到微米级的高测量精度。

发明内容

本发明的目的是为了解决这一问题，提供一种平行双关节坐标测量机的Z轴阿贝误差修正方法，提高平行双关节坐标测量机的测量精度。

为实现上述发明目的，本发明的技术方案是：

一种平行双关节坐标测量机的Z轴阿贝误差修正方法，包括如下步骤，

1)平行双关节坐标测量机的测量臂进行力变形仿真，在平行双关节坐标测量机的连杆1两端分别固定安装激光发射器2、位敏探测器3，调整激光发射器和位敏探测器的位置，连杆1在有支撑的情况下，激光发射器射出的光束集中在位敏探测器工作面的中间区域，以实现在仪器操作过程中对连杆1的沿Z轴变形量的测量；

2)在工作状态下，当触发测头4接触到待测工件后，主控电路检测到触发信号后，同步锁存并记录激光发射器射出的激光打在位敏探测器上光斑的偏移量、Z轴直光栅5和2个圆光栅的数值；

3)通过获取的偏移量计算出阿贝角；