[发明专利]滚动直线导轨副滑块型面中径的测量算法

权利要求书

1.一种滚动直线导轨副滑块型面中径的测量算法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、构建坐标系：构建夹具空间直角坐标系、待测滑块(3)的空间直角坐标系、激光位移传感器系统组成的空间直角坐标系、第一激光位移传感器(2)和第二激光位移传感器(4)的空间直角坐标系、第一激光位移传感器(2)和第二激光位移传感器(4)的空间斜坐标系；

构建夹具的空间直角坐标系，具体为夹具上固连的标定块(10)的空间直角坐标系o₀-x₀y₀z₀，其中x₀轴和夹具台面垂直，y₀轴沿着夹具台的长度方向，z₀轴沿着夹具台的宽度方向，x₀轴、y₀轴、z₀轴遵循右手法则；

构建待测滑块(3)的空间直角坐标系o₁-x₁y₁z₁，其中x₁轴与待测滑块(3)的侧基准面垂直，y₁轴方向与待测滑块(3)导向方向相同，z₁轴垂直于待测滑块(3)的大基准面，x₁轴、y₁轴、z₁轴遵循右手法则；

构建激光位移传感器系统组成的空间直角坐标系o₂-x₂y₂z₂，其中y₂轴方向与y₁轴方向一致，x₂轴在竖直面内与y₂轴垂直，指向向上，z₂轴与x₂轴、y₂轴遵循右手法则；

构建第一激光位移传感器(2)的空间直角坐标系o₃-x₃y₃z₃，其中z₃轴为第一激光位移传感器(2)运动方向，x₃轴垂直于z₃轴，且位于z₃轴、激光射出线组成的面内，y₃轴与z₃轴、x₃轴遵循右手法则；

构建第一激光位移传感器(2)的空间斜坐标系o₄-x₄y₄z₄，实际采集数据过程中，数据点在第一激光位移传感器(2)的空间斜坐标系o₄-x₄y₄z₄中采集，其中z₄轴即z₃轴，y₄轴即y₃轴，x₄轴代表传感器光线射出方向，其与x₃轴之间的夹角为安装倾斜角β₁；

构建第二激光位移传感器(4)的空间直角坐标系o₅-x₅y₅z₅，其中z₅轴为第二激光位移传感器(4)运动方向，x₅轴垂直于z₅轴，且位于z₅轴、激光射出线组成的面内，y₅轴与z₅轴、x₅轴遵循右手法则；

构建第二激光位移传感器(4)的空间斜坐标系o₆-x₆y₆z₆，实际采集数据过程中，数据点在第二激光位移传感器(4)的空间斜坐标系o₆-x₆y₆z₆中采集，z₆轴即z₅轴，y₆轴即y₅轴，x₆代表传感器光线射出方向，其与x₅轴之间的夹角为安装倾斜角β₂；

所述激光位移传感器系统中的第一激光位移传感器(2)、第二激光位移传感器(4)沿z₂轴方向测量待测滑块(3)的两个滚道，滑块托架(9)上固连标定圆柱(1)、待测滑块(3)以及标定块(10),测量过程中，滑块托架(9)带动标定圆柱(1)、待测滑块(3)以及标定块(10)沿y₂轴方向移动，第三激光位移传感器(5)、第四激光位移传感器(6)、第五激光位移传感器(7)、第六激光位移传感器(8)固连在实验台上，其中第三激光位移传感器(5)、第四激光位移传感器(6)用于采集待测滑块(3)和标定块(10)侧基准面数据，第五激光位移传感器(7)、第六激光位移传感器(8)用于采集待测滑块(3)以及标定块(10)大基准面的数据；

步骤2、利用标定块(10)得到夹具空间直角坐标系下的系统误差曲线：侧基准面的第三激光位移传感器(5)、第四激光位移传感器(6)与大基准面的第五激光位移传感器(7)、第六激光位移传感器(8)测量标定块(10)的两个与夹具配合的面，得到大基准面与侧基准面各两条直线数据，作为夹具系统的误差曲线，用于后续补偿；

步骤3、确定待测滑块(3)大基准面与侧基准面的平面度：第三激光位移传感器(5)、第四激光位移传感器(6)、第五激光位移传感器(7)、第六激光位移传感器(8)测量待测滑块(3)的大基准面与侧基准面，得到待测滑块(3)大基准面与侧基准面各两条直线数据，并将步骤2中得到的夹具系统误差曲线作为补偿曲线，得到待测滑块(3)大基准面、侧基准面在夹具空间直角坐标系下的坐标值，利用平面的最小二乘拟合方程，求出待测滑块(3)的大基准面和侧基准面的平面度；

步骤4、第一激光位移传感器(2)和第二激光位移传感器(4)扫掠标定圆柱(1)，利用椭圆的最小二乘法拟合，求解出标定椭圆一般方程；

步骤5、构建步骤4中所得椭圆一般方程与第一激光位移传感器(2)和第二激光位移传感器(4)安装倾斜角β₁、β₂并求解出所述安装倾斜角β₁、β₂：所述安装倾斜角β₁是在第一激光位移传感器(2)射出光线与第一激光位移传感器(2)运动方向构成的平面内第一激光位移传感器(2)运动方向的垂直线与第一激光位移传感器(2)射出光线之间的夹角；安装倾斜角β₂是第二激光位移传感器(4)射出光线与第二激光位移传感器(4)运动方向构成的平面内第二激光位移传感器(4)运动方向的垂直线与第二激光位移传感器(4)射出光线之间的夹角；

步骤6、确定第一激光位移传感器(2)和第二激光位移传感器(4)绕自身运动方向轴旋转的安装偏转角α₁、α₂并求解出所述安装偏转角α₁、α₂；所述安装偏转角α₁是x₃轴方向与滑块托架(9)运动方向y₂轴之间的夹角；安装偏转角α₂是x₅轴方向与滑块托架(9)运动方向y₂轴之间的夹角；

步骤7、计算待测滑块(3)内滚道中心点坐标：第一激光位移传感器(2)和第二激光位移传感器(4)扫掠待测滑块(3)内滚道，采集分别位于第一激光位移传感器(2)和第二激光位移传感器(4)空间斜坐标系下的待测滑块(3)滚道数据点，采用椭圆的最小二乘拟合，计算出待测滑块(3)滚道ROLL1与滚道ROLL2在空间斜坐标系下的滚道中心点的坐标(x_4Roll1,y_4Roll1,z_4Roll1)、(x_6Roll2,y_6Roll2,z_6Roll2)，、将空间斜坐标系下的滚道ROLL1、滚道ROLL2中心点的坐标(x_4Roll1,y_4Roll1,z_4Roll1)、(x_6Roll2,y_6Roll2,z_6Roll2)转化为位移传感器系统组成的空间直角坐标系下的滚道ROLL1、滚道ROLL2中心点的坐标(x_2Roll1,y_2Roll1,z_2Roll1)、(x_2Roll2,y_2Roll2,z_2Roll2)；

步骤8、对待测滑块(3)的不同截面进行测量，求解出不同截面的滚道ROLL1、ROLL2中心点在位移传感器系统组成的空间直角坐标系下的坐标，拟合出滚道ROLL1、ROLL2中心轴线的方向向量；

步骤9、根据步骤8拟合出的滚道ROLL1、ROLL2中心轴线的方向向量，求解出滚道ROLL1中心轴线与滚道ROLL2中心轴线的距离,即为滚动直线导轨副滑块滚道中径。