[发明专利]一种旋转轴回转中心方向及空间位置测量方法

说明书

本发明公开了一种旋转轴回转中心方向及空间位置测量方法，包括以下步骤：S101：将A旋转轴和C旋转轴置于零位，且在C旋转轴的工作台面上安装一个斜面；S102：A旋转轴不动，C旋转轴旋转，通过测距传感器在平面上测量一个点阵，拟合平面方程，然后计算出平面的空间焦点和平面的法线焦点，得出C旋转轴的轴心；S103：C旋转轴不动，A旋转轴旋转，通过测距传感器在平面上测量一个点阵，拟合平面方程，然后计算出平面的空间焦点和平面的法线焦点，得出A旋转轴的轴心；本发明能够测量动件式机床旋转轴的空间位置与几何误差。

技术领域

本发明涉及激光加工领域，具体涉及一种旋转轴回转中心方向及空间位置测量方法。

背景技术

激光加工设备光束扫描模块采用非接触式加工，使激光直接作用于工件表面，具有热影响小、加工灵活、材料广泛等特点。

动件式测量装置内部，有三个直线轴X、Y、Z和两个旋转轴A、C，光束扫描模块与点激光测距传感器安装于Z轴，随Z轴进行直线运动，加工台面平行于C轴的旋转平面。

已知加工位置和加工方向矢量的情况下，假设各旋转轴的轴线均与理论轴线完全重合，则可以通过简单的计算获取加工的机床各轴姿态，然而机床装配时，旋转轴的轴线不可避免地存在一定误差，因此需要对机床的旋转轴轴线的位置和方向进行测量，以此作为已知条件对加工姿态进行解析，计算机床各轴的位置。

发明内容

本发明提供一种旋转轴回转中心方向及空间位置测量方法，能够测量动件式机床旋转轴相对于机床测距传感器零点的回转中心位置及旋转轴在机床坐标系下的轴向。

为了实现根据本发明的这些目的和其他优点，提供了一种旋转轴回转中心方向及空间位置测量方法，包括以下步骤：

S101：将A旋转轴和C旋转轴置于零位，且在C旋转轴的工作台面上安装一个倾斜角度在10°至30°之间的斜面；

S102：A旋转轴不动，C旋转轴多次旋转，且每次旋转静止后使用机床测距传感器在斜面上测量一个矩形的点阵，然后通过测量的点阵拟合出多个斜面的空间平面方程及其法向量的值，通过以上信息可计算出平面交点P₁与C轴轴向P₁与所组成的空间直线为C旋转轴的轴心；

S103：C旋转轴不动，A旋转轴多次旋转，且每次旋转静止后使用机床测距传感器在斜面上测量一个矩形的点阵，然后通过测量的点阵拟合出多个斜面的空间平面方程及其法向量的值，通过以上信息可计算出平面交点P₂与A轴轴向P₂与所组成的空间直线为A旋转轴的轴心；

其中，所述A旋转轴绕X轴的轴线进行旋转运动；C旋转轴安装在A旋转轴上且整体随A旋转轴同时进行旋转运动，当A旋转轴位于0度时，C旋转轴绕Z轴的轴线进行旋转运动。

进一步地，在所述步骤S102平面方程和其平面的法向量的计算方法如下：

空间平面系数A、B、C、D满足方程X_iA+Y_iB+Z_iC+D＝0(i≤m,m≥4)，其中(X_i,Y_i,Z_i)为矩形点阵中各点的空间坐标，通过求解以下线性方程组的最小二乘解得到平面方程系数A、B、C、D，并获取该平面的法向量即(A,B,C)；

进一步地，在步骤S102中，至少三个斜面根据平面方程X_iA+Y_iB+Z_iC+D＝0计算出平面交点和各自平面的法向量所述平面交点的计算方法如下：

通过求解线性方程组的最小二乘解得到空间平面的交点。