[发明专利]基于迭代的在机测量工件装夹位置找正方法

说明书

本发明公开了一种基于迭代的在机测量工件装夹位置找正方法，采用迭代测量的方法找正工件装夹位置，使得机床测头的实际测量点与规划的理论测量点逐渐接近，并基于最后一次的测量结果计算工件装夹的位置变换，修正工件的坐标系，实现工件装夹位置的找正。本发明通过迭代的方法进行测量和计算，将粗基准下的工件逐步找正，能够大大消减传统单次测量方式下存在的接触点位置误差的问题，进而提高在机测量的准确性，实现对复杂型面工件更为精准的工件装夹位置找正。

技术领域

本发明涉及在机测量技术领域，具体涉及一种基于迭代的在机测量工件装夹位置找正方法。

背景技术

在机测量(On Machine Inspection,OMI)是一种在工件加工过程中以机床硬件为载体，附以相应的测量工具，实时在机床上进行几何特征的测量，并根据检测结果指导后续工艺改进的测量。随着高端数控机床的发展，数字化测量技术正被逐渐引入到五轴数控机床的在机测量中，并常用于粗基准下的工件装夹位置找正。高端的数控机床一般都带有测量平面、测量圆心等简单的测量，操作人员在装夹工件时，无需将工件放置在工作台绝对原点，可通过机用测头将加工坐标系设置在工作台任意位置。

近年来，随着机用测头精度的不断提高，在机测量也被广泛用于复杂型面工件的位置找正和轮廓度测量。现阶段在数控机床上对工件进行触发式在机测量进行位置找正时，往往只对工件进行一次测量。由于工件的位置偏差会造成测头的实际接触点与规划的理论测量点之间存在偏差，从而导致测头沿着理论路径去接触工件表面时，机床数据接收器读取的测头触发位置与所期望的理论被测位置之间出现偏差，计算结果不能真实的反应工件从当前实际装夹位置到所期望的理论装夹位置之间的变换。为了通过测量数据得到工件准确的装夹位置，以更加准确的反应工件的实际装夹位置、提高测量精度，需要对测量误差进行控制和处理来缩小偏差。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种缩小由于工件装夹位置偏差导致的测头实际接触点与规划的理论测量点之间的偏差，对工件装夹位置进行找正的基于迭代的在机测量工件装夹位置找正方法。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于迭代的在机测量工件装夹位置找正方法，包括以下步骤：

步骤1：在机床上对工件进行粗基准定位；

步骤2：进行在机测量，获得测量结果，结合测量结果和位置最佳拟合算法计算此次测量中工件从当前实际装夹位置到所期望的理论装夹位置的单次最佳刚体变换矩阵T；

步骤3：使用T更新测量程序，重复步骤2直到获得稳定收敛的单次最佳刚体变换矩阵；

步骤4：停止测量和更新，将此时稳定收敛的单次最佳刚体变换矩阵作为最终的最佳刚体变换矩阵T'，将T'作用到工件坐标系上，实现工件装夹位置的找正。

进一步地，所述步骤3中预设一最大迭代次数，若重复步骤2的次数达到所述最大迭代次数时单次最佳刚体变换矩阵没有稳定收敛，输出故障报警信号。

进一步地，所述步骤2中进行在机测量的具体过程为：将测量模型文件导入测量软件，根据粗基准定位规划测量路径，根据将测量路径生成测量程序并传输给机床，机床根据测量程序对工件进行在机测量。

进一步地，所述步骤2中结合测量结果和位置最佳拟合算法计算此次测量中工件从当前实际装夹位置到所期望的理论装夹位置的单次最佳刚体变换矩阵T的具体过程为：

步骤2-1：在工件的理论曲面上配置n个规划的理论测量点P_i，通过在机测量的测量结果得到对应的n个实际测量点P_i'，设置初始刚体变换矩阵T₀；

步骤2-2：基于所有的实际测量点与其对应的理论点之间的距离构建距离之和d的最小二乘模型，得到d最小时对应的刚体变换矩阵并将该矩阵作为此次工件从实际位置到理论位置的单次最佳刚体变换矩阵T。