一种五坐标测量机综合误差校准方法

摘要

本发明涉及坐标测量机校准领域，具体为一种五坐标测量机综合误差校准方法，满足校准方式与实际检测方式一致要求，正确分析五轴综合误差对检测零件的影响，同时也是量值溯源的要求。通过合理建立坐标系，设计确定校准的空间理论位置，制定校准路径，实现空间五轴综合误差校准。本发明在四轴坐标测量机综合精度校准技术的基础上，研制设计了五轴(两个转轴、三个坐标轴)测量机综合精度校准的方案和步骤，设计建立适宜的坐标系、校准方案和校准路径，通过确定标准检测球的球心在测量空间内的各种理论位置，实现对各理论位置的实际检测，并通过理论值与实测值的比对得出五坐标测量机的综合误差值，满足校准方式与实际检测方式状态一致要求。

主权项

一种五坐标测量机综合误差校准方法，其特征在于，具体步骤如下：1) 五坐标测量机的综合误差校准设计在五坐标测量机的转台上建立一个可随转台转动的工件坐标系，对于一台理想的五坐标测量机，转台上任一点在转至空间任意位置时，对工件坐标系来说都是不变的；若该点因空间位置改变而对其工件坐标系发生变化，说明该点偏离了工件坐标系，这是五个轴综合误差作用的结果，五轴分别为： X轴、Y轴、Z轴三个线性坐标轴和转台上两个相互垂直的转轴：水平转轴和倾斜转轴；校准方案的设计是通过测量安装在转台上的检测球心坐标值的变化，来评价五坐标测量机综合精度的校准结果；在转台上的检测球位置误差方向是由径向、切向和轴向确定的，校准时对转台上处于空间各理想位置的检测球进行一系列测量，分别得到实际检测球与各理想位置在三个方向上的误差，并分别计算出径向误差FR、切向误差FT和轴向误差FA的最大变化范围，以此来判定该测量设备是否符合规定的最大允许误差值；2)校准装置的建立采用形状经校准的两检测球，将检测球对径安装在转台半径r处，尽量靠近转台倾斜转轴的上方，高度差为△h；校准时，用高球和低球分别进行校准，以误差最大的检测值作为校准结果；3)坐标系的建立在转台上建立一个直角工件坐标系，满足下列条件：(1) 检测球心坐标定义为原点；(2) 基准轴Z轴平行于水平转轴的轴线，定义为轴向；(3) 第2轴X轴平行于倾斜转轴的轴线，定义为径向；(4) 第3轴Y轴由Z轴和X轴确定并产生，定义为切向；4)空间校准点的理论位置当倾斜转轴分别处于0º、30º、60º、90º位置，水平转轴位置同时在0º～360º内间隔为30º的各理论位置；5)校准过程a)在五坐标测量机的测量软件上建立理论位置点：按建立的理论位置分别建立坐标系，以各个坐标系原点代替理论位置，以理论位置的径向、切向和轴向确定三个坐标轴方向；b)在五坐标测量机上对检测球心坐标位置进行实际检测：按上述建立各点坐标系即理论位置，并对检测球所处的实际位置进行检测，计算理想位置与实测位置的坐标差值，如果转台和坐标轴没有误差即处于理想状态，各点实际位置坐标差值应为零；若各点坐标差值不为零，则分别以三个方向上的最大最小差值作为五坐标测量机的综合误差，即径向误差、切向误差和轴向误差；对检测球实际位置进行检测时，工作转台所处位置：倾斜角分别处于0º、30º、60º、90º位置时，水平转角处于0º～360º内间隔为30º的各角度位置；计算所有检测球中心的径向误差、切向误差和轴向误差的峰‑峰值，作为三个方向上的五轴综合误差。