双复合式坐标测量系统的联合位置误差的同步检测方法技术方案

本发明专利技术公开了一种双复合式坐标测量系统的联合位置误差的同步检测方法，能够将两个联合位置误差溯源到同一激光干涉系统上，采用激光干涉系统建立参考坐标系，获取参考坐标系分别关于第一子坐标系、第二子坐标系的旋转关系；根据旋转关系将检测点在子坐标系中的位置坐标转换到参考坐标系中，得到旋转位置坐标；根据旋转位置坐标进行数据拟合，得到被测标准单元的拟合中心坐标；确定出被测标准单元中心点在参考坐标系中的参考位置坐标，作为被测标准单元中心点的实际位置坐标；以被测标准单元中心点的实际位置坐标为中心，作一个包含被测单元所有拟合中心坐标的最小外接球，所述最小外接球的直径作为联合位置误差。

Synchronous detection method of joint position error of double compound coordinate measuring system

【技术实现步骤摘要】
双复合式坐标测量系统的联合位置误差的同步检测方法
本专利技术涉及误差检测
，尤其是两台复合式坐标测量系统的联合位置误差检测方法。
技术介绍
复合式坐标测量系统具有多种类型的传感器，如接触式、图像、光学传感器。对于大型构件，往往需要两台复合式坐标测量系统同时进行测量，但是目前存在的问题是：在测量前对两台坐标测量系统的联合误差校准(多种传感器的联合误差)是先后进行的，不仅效率较低，更严重的是导致两台复合式坐标测量系统在检测时所处的环境条件不一致(如温度、气压、湿度等)，那么两台复合式坐标测量系统的误差精度检测受到环境干扰，不能准确的检测到两台复合式坐标测量系统在相同环境条件下的联合误差，因此难以将两台测量系统的联合误差校准为一致，导致对大型构件的测量结果不准确。尤其是复合式坐标测量系统的联合位置误差，联合位置误差属于系统误差，是影响测量结果精度的关键性因素。至于联合形状误差与联合尺寸误差，主要由传感器的性能决定，对测量结果精度的影响远小于联合位置误差。因此，亟需要一种能够同时对两台复合式坐标测量系统进行联合位置误差检测的方法。
技术实现思路
针对上述现有技术的不足，本专利技术提供一种双复合式坐标测量系统的联合位置误差的同步检测方法，解决目前缺乏能够同时对两台复合式坐标测量系统进行联合位置误差检测的有效方法的技术问题。为了解决上述技术问题，本专利技术采用了如下的技术方案：一种双复合式坐标测量系统的联合位置误差的同步检测方法，包括以下步骤：建立参考坐标系，获取参考坐标系分别关于第一子坐标系、第二子坐标系的旋转关系；第一子坐标系、第二子坐标系分别为第一坐标测量系统的坐标系、第二坐标测量系统的坐标系；分别以标准器A、标准器B上的一个标准单元的中心点作为第一溯源点、第二溯源点，跟踪第一溯源点、第二溯源点在参考坐标系中的参考位置坐标；第一坐标测量系统、第二坐标测量系统分别同时对标准器A、标准器B进行采样；根据相应的旋转关系分别将标准器A上对被测标准单元的检测点在第一子坐标系中的位置坐标、标准器B上被对测标准单元的检测点在第二子坐标系统中的位置坐标转换到参考坐标系中，从而得到相应的旋转位置坐标；根据旋转位置坐标进行数据拟合，得到被测标准单元的拟合中心坐标；根据标准单元之间已知的相对位置关系以及溯源点的参考位置坐标，确定出被测标准单元中心点在参考坐标系中的参考位置坐标，作为被测标准单元中心点的实际位置坐标；以被测标准单元中心点的实际位置坐标为中心，作一个包含被测单元所有拟合中心坐标的最小外接球，所述最小外接球的直径作为联合位置误差。进一步的，参考坐标系按如下方式建立：在两个复合式坐标测量系统之间建立激光光路：激光干涉仪、双角度分光镜与参考面镜的中心依次位于同一直线上，形成主直线光路；主直线光路作为参考坐标系的一水平轴，以主直线光路的水平垂直线作为另一水平轴，以双角度分光镜的中心作为参考坐标系的原点。进一步的，参考坐标系关于第一子坐标系、第二子坐标系的旋转关系按如下方式获取：双角度分光镜从主直线光路上分解出分别用于跟踪第一溯源点、第二溯源点的第一子光路、第二子光路；通过激光干涉法调整双角度分光镜的分光角度，使第一子光路、第二子光路分别同时平行于第一子坐标系的一水平轴、第二子坐标系的一水平轴，获取此时第一子光路与主直线光路之间的夹角β1以及第二子光路与主直线光路之间的夹角β2，夹角β1与夹角β2分别作为参考坐标系关于第一子坐标系、第二子坐标系的旋转关系。进一步的，若复合式坐标测量系统中包含多个轴线不平行的控制臂，以其中一个控制臂作为参考臂，标准器位于参考臂有效视场范围时的位置作为参考位置；依次绕单轴翻转标准器，使标准器位于各个控制臂的有效视场范围内，依次对标准器进行采样；同时，采用角度跟踪光路对标准器相对于参考位置的参考翻转角度进行跟踪；根据参考翻转角度对所有控制臂的采样数据进行转换，得当所有控制臂在参考臂位姿下的翻转数据；以翻转数据作为被测标准单元的检测点在子坐标系中的位置坐标。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术创新性的提出了双复合式坐标测量系统的联合位置误差的表达方法：以被测标准单元中心点的实际位置坐标为中心，作一个包含被测单元所有拟合中心坐标的最小外接球，所述最小外接球的直径作为联合位置误差。这种表达方式并非直接来源于单个复合式坐标测量系统的联合位置误差的表达方式。2、本专利技术将第一子坐标系、第二子坐标系均转换到同一参考坐标系下，将独立的两个复合式坐标测量系统各自的联合位置误差通过统一的参考坐标系联系到一起：实际位置坐标均是在参考坐标系下，实际位置坐标的精度均被溯源到同一台激光干涉仪(精度比测量系统更高)上，排除了实际位置坐标精度的差异所导致的两个系统的联合位置误差的累积误差：若分别用不同的仪器来溯源实际位置坐标，不同仪器的测量精度存在差异，这种差异就会累积到相应的联合位置误差上。3、本专利技术除了能够对两台单臂复合式坐标测量系统的联合位置误差进行同步检测以外，还通过角度追踪进行数据翻转，来实现两台多臂复合式坐标测量系统的联合位置误差的同步检测。附图说明图1是双复合式坐标测量系统的联合位置误差的同步检测方法的原理示意图。具体实施方式下面结合附图和优选实施方式对本专利技术作进一步的详细说明。参考图1所示，两个复合式坐标测量系统分别为协作测量设备1、协作测量设备2。协作测量设备1只有一个控制臂，协作测量设备2具有两个控制臂。建立参考坐标系：在两个复合式坐标测量系统之间建立激光光路：激光干涉仪、双角度分光镜与参考面镜的中心依次位于同一直线上，形成主直线光路；主直线光路作为参考坐标系的一水平轴(如Y轴)，以主直线光路的水平垂直线作为另一水平轴(X轴)，以双角度分光镜的中心作为参考坐标系的原点。第一子坐标系、第二子坐标系与参考坐标系的原点均位于同一水平面，并且三个坐标系的Z轴平行。分别以标准器A、标准器B上的一个标准单元(标准单元为标准球、标准圆柱或标准圆孔)的中心点作为第一溯源点、第二溯源点，跟踪第一溯源点、第二溯源点在参考坐标系中的参考位置坐标；第一坐标测量系统、第二坐标测量系统分别同时对标准器A、标准器B进行采样。参考坐标系关于第一子坐标系、第二子坐标系的旋转关系按如下方式获取：双角度分光镜从主直线光路上分解出分别用于跟踪第一溯源点、第二溯源点的第一子光路、第二子光路；通过激光干涉法调整双角度分光镜的分光角度，使第一子光路、第二子光路分别同时平行于第一子坐标系的一水平轴(如X轴)、第二子坐标系的一水平轴(如X轴)，获取此时第一子光路与主直线光路之间的夹角β1以及第二子光路与主直线光路之间的夹角β2，夹角β1与夹角β2分别作为参考坐标系关于第一子坐标系、第二子坐标系的旋转关系。根据相应的旋转关系分别将标准器A上对被测标准单元的检测点在第一子坐标系中的位置坐标、标准器B上被对测标准单元的检测点在第二子坐标系统中的位置坐标转换到参考坐标系中，从而得到相应的旋转本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双复合式坐标测量系统的联合位置误差的同步检测方法，其特征在于，包括以下步骤：建立参考坐标系，获取参考坐标系分别关于第一子坐标系、第二子坐标系的旋转关系；第一子坐标系、第二子坐标系分别为第一坐标测量系统的坐标系、第二坐标测量系统的坐标系；/n分别以标准器A、标准器B上的一个标准单元的中心点作为第一溯源点、第二溯源点，跟踪第一溯源点、第二溯源点在参考坐标系中的参考位置坐标；第一坐标测量系统、第二坐标测量系统分别同时对标准器A、标准器B进行采样；/n根据相应的旋转关系分别将标准器A上对被测标准单元的检测点在第一子坐标系中的位置坐标、标准器B上被对测标准单元的检测点在第二子坐标系统中的位置坐标转换到参考坐标系中，从而得到相应的旋转位置坐标；/n根据旋转位置坐标进行数据拟合，得到被测标准单元的拟合中心坐标；根据标准单元之间已知的相对位置关系以及溯源点的参考位置坐标，确定出被测标准单元中心点在参考坐标系中的参考位置坐标，作为被测标准单元中心点的实际位置坐标；以被测标准单元中心点的实际位置坐标为中心，作一个包含被测单元所有拟合中心坐标的最小外接球，所述最小外接球的直径作为联合位置误差。/n

【技术特征摘要】
1.一种双复合式坐标测量系统的联合位置误差的同步检测方法，其特征在于，包括以下步骤：建立参考坐标系，获取参考坐标系分别关于第一子坐标系、第二子坐标系的旋转关系；第一子坐标系、第二子坐标系分别为第一坐标测量系统的坐标系、第二坐标测量系统的坐标系；
分别以标准器A、标准器B上的一个标准单元的中心点作为第一溯源点、第二溯源点，跟踪第一溯源点、第二溯源点在参考坐标系中的参考位置坐标；第一坐标测量系统、第二坐标测量系统分别同时对标准器A、标准器B进行采样；
根据相应的旋转关系分别将标准器A上对被测标准单元的检测点在第一子坐标系中的位置坐标、标准器B上被对测标准单元的检测点在第二子坐标系统中的位置坐标转换到参考坐标系中，从而得到相应的旋转位置坐标；
根据旋转位置坐标进行数据拟合，得到被测标准单元的拟合中心坐标；根据标准单元之间已知的相对位置关系以及溯源点的参考位置坐标，确定出被测标准单元中心点在参考坐标系中的参考位置坐标，作为被测标准单元中心点的实际位置坐标；以被测标准单元中心点的实际位置坐标为中心，作一个包含被测单元所有拟合中心坐标的最小外接球，所述最小外接球的直径作为联合位置误差。


2.根据权利要求1所述的双复合式坐标测量系统的联合位置误差的同步检测方法，其特征在于，标准单元为标准球、标准圆柱、标准圆孔或相互间的组合体。


3.根据权利要求1所述的双复合式坐标测量系统的联合位置误差的同步检测方法，其特征在于，参考坐标系按如下方式建立：
在两个复合式坐标测量系统之间建立激光光路：激光干涉仪、双角度分光镜与参考面镜的中心依次位于同一直线上，形成主直线光路；主直线光路作为参考坐标系的一水平轴，以主直线光路的水平垂直线作为另一水平轴，以双角度分光镜的中心作为参考坐标系的原点。


4.根据权利要求3所述的双复合式坐标测量系统的联合位置误差的同步检测方法，其特征在于：第一子坐标系、第二子坐标系与参考坐标系的原点均位于同一水平面，并且三个坐标系的Z轴平行。


5.根据权利要求3所述的双复合式坐标测量系统的联合位置误差的同步检测方法，其特征在于：参考坐标系关于第一子坐标系、第二子坐标系的旋转关系按如下方式获取：
双角度分光镜从主直线光路上分解出分别用于跟踪第一溯源点、第二溯源点的第一子光路、第二子光路；通过激光干涉法调整双角度分光镜的分光角度，使第一子光路、第二子光路分别同时平行于第一子坐标系的一水平轴、第二子坐标...

【专利技术属性】
技术研发人员：周森，徐健，陶磊，颜宇，黄勇，张涛，
申请(专利权)人：重庆市计量质量检测研究院，
类型：发明
国别省市：重庆;50