[发明专利]适用于离子束抛光的工件定位误差标定及补偿方法

摘要

本发明通过获得工件中心相对离子源束流中心的空间位置关系，实现离子束抛光过程中工件位置精确标定。激光跟踪仪通过接触式测量工件上的线、面等基准信息，再进行立体几何计算得到工件中心空间位置信息。离子源开启后进行法拉第杯扫描，获得离子束流分布及其中心位置，得到离子束中心相对法拉第杯中心坐标系位置。在本发明中，工件中心空间位置经过以下传递：工件→靶球基座→法拉第杯→离子束流，获得工件中心相对离子束流中心的空间位置，从而实现离子束抛光过程中工件位置精确标定。然后CNC代码中驻留时间坐标减去工件中心相对离子束中心的空间位置关系，通过软件将定位误差进行偏置补偿。

主权项

1.一种适用于离子束抛光的工件定位误差标定及补偿方法，提供：工件安装板、离子源、激光跟踪仪、靶标球、工业测量相机，靶球基座，法拉第杯，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：将工件固定在工件安装板上；步骤2：架设激光跟踪仪，其中激光跟踪仪的测量范围覆盖整个工件及靶球基座；步骤3：激光跟踪仪结合靶标球测量工件中心的空间位置信息，设为(x_w,y_w,z_w)；步骤4：将靶标球放置在靶球基座上，获得靶球基座中心在激光跟踪仪测量坐标系中的空间位置，设为(x_b,y_b,z_b)；步骤5：采用激光跟踪仪计算步骤3及步骤4获得的空间位置数据，两者相减得到工件中心相对靶球基座中心的空间坐标变换(Δx₁,Δy₁,Δz₁)，其变换矩阵如式(1.1)所示；；步骤6：通过工业测量相机精密标定靶球基座与法拉第杯中心孔(x_f,y_f,z_f)的相对位置(Δx₂,Δy₂,Δz₂)；代入步骤5数据，计算得到工件中心相对法拉第杯中心孔的空间坐标变换关系，其变换矩阵如式(1.2)所示：；步骤7：关闭离子束加工设备的真空仓门，抽取真空，到达预定真空度后开启离子源；步骤8：进行法拉第杯扫描，获得离子束束流分布，通过高斯曲线拟合得到离子束中心相对法拉第杯中心孔的偏置关系，设为(Δx₃,Δy₃)；步骤9：结合步骤6及步骤8的结果，通过坐标变换得到工件中心相对离子束中心的空间位置关系，即为工件在离子束加工坐标系中定位误差，即工件定位中心相对于离子束流中心的实际位置为：；步骤10：加工设备基于工件坐标系生成CNC代码；将其中CNC驻留时间坐标(x_C0,y_C0,z_C0，T_C0)减去工件中心相对离子束中心的空间位置关系(x_wa,y_wa,z_wa)，通过软件将定位误差进行偏置补偿，生成最终执行的CNC代码(x_C,y_C,z_C，T_C)：。