三坐标测量机床误差补偿系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种三坐标测量机床误差补偿系统，该系统包括一输入／输出模块、一计算模块、一数据安全模块、一数据存储模块。输入／输出模块用于数据采集和误差补偿结果输出；计算模块用于误差补偿计算和返回前坐标值的计算；数据安全模块用于测量和计算过程中的文件进行加密和解密，以确保文件的安全性。数据存储模块用于测量计算过程中所产生的各种结果文件的暂存，其包括各项参数及补偿文件的存储。本发明专利技术还提供一种三坐标测量机床误差补偿方法。本发明专利技术的三坐标测量机床误差补偿系统及方法，能快速大范围的补偿三坐标测量机床误差，且降低了机构的加工成本，提高了机台量测精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于一种误差补偿系统及方法，尤其是关于一种。
技术介绍
三坐标测量机(Coordinate Measurement Machine)，是目前使用最广泛的大型通用检测仪器，主要有龙门式、立柱式、机器臂式等几种。三坐标测量机用于零件和部件的尺寸误差和形位误差的测量，对保证产品的质量起着重要的作用。三坐标测量机的测量精度较普通量具测量准确，但其必定存在测量误差。随着生产的发展，对测量精度的要求也越来越高。因此，为了使三坐标测量机的测量结果最大限度地满足机械设计、制造、检验的需要，必须分析三坐标测量机测量误差产生的原因。通常，三坐标测量机的测量误差主要分为五个方面，即测量方法误差、测量环境误差、测量人员误差、被测工件本身误差及三坐标测量机设备误差。其中，测量方法误差是因为测量者所选用的检测原则不正确，选用的方法不完善、不严密、不确切的缘故。测量环境误差和测量人员误差很容易得到解决。因三坐标测量机测量工件时均是测量工件上若干点，然后对测量的数据进行分析计算得出测量结果，被测工件本身的表面粗糙度和形状精度对测量误差造成了影响，因此，对被测工件，特别是对高精度的工件，必须要使工件的表面粗糙度与尺寸精度、形状精度、位置精度相匹配。由于光栅尺读数系统的误差和三坐标测量机床的机构加工装配误差(如导轨系统的不完善)，严重影响量测精度，传统的做法是通过调整机构部分来补偿误差。此方法费时，且效果不明显。因此，需要一种系统可以在三坐标测量机量测零件或部件的尺寸误差及形位误差时对误差进行良好的补偿，提高测量的准确度及缩短测量时间。
技术实现思路
本专利技术较佳实施例提供一种三坐标测量机床误差补偿系统，该系统包括一输入/输出模块，用于数据采集和输出误差补偿结果；一计算模块，用于误差补偿计算和返回前坐标值的计算；一数据安全模块，用于对测量和计算过程中的文件进行加密和解密，以确保文件的安全性；及一数据存储模块，用于测量计算过程中所产生的各种结果文件的暂存，其包括各项参数及补偿文件的存储。本专利技术较佳实施例还提供一种三坐标测量机床误差补偿方法，该方法包括如下步骤(a)建立系统数学模型；(b)采用校正标准设备检测并获取机床误差，所述误差包括三坐标测量机床的机构加工装配误差和光栅尺读数的原始误差；(c)对上述所测得误差的坐标值进行误差补偿；(d)采用量测软件测试标准件得到量测实际数值；(e)将上述量测实际数值输入到输入/输出模块；(f)计算量测数值的偏差和补偿系数；(g)验证量测数值的偏差精度是否合格；(g1)若上述偏差小于精度规格，则认为该验证精度合格；(g2)若上述偏差大于精度规格，则重复检测机床误差并补偿。相较现有技术，所述，利用校正设备，如镭射干涉仪，测得机构和光栅尺读数的原始误差，并通过补偿函数能精确补偿三坐标测量机床线性和非线性变化的定位误差、直线角运动误差、角运动误差及垂直误差。其补偿范围广，速度高，且降低了机构的加工成本，提高了机台量测精度。附图说明图1是本专利技术三坐标测量机床误差补偿系统较佳实施例的硬件架构图。是本专利技术三坐标测量机床误差补偿系统客户端计算机的功能模块图。图3是本专利技术三坐标测量机床误差补偿方法较佳实施例的作业流程图。图4是本专利技术三坐标测量机床误差补偿方法较佳实施例的机床误差补偿作业流程图。图5是本专利技术三坐标测量机床误差补偿方法较佳实施例的返回补偿前坐标值作业流程图。具体实施方式如图1所示，是本专利技术三坐标测量机床误差补偿系统较佳实施例的硬件架构图。该三坐标量测机床误差补偿系统4包括一三坐标测量机床1、一校正标准设备2及至少一客户端计算机3。三坐标测量机床1包括一导轨系统10，其是导致三坐标测量机床产生机构加工装配误差的主要原因。校正标准设备2，如镭射干涉仪等，用于检测三坐标测量机床1的位置度误差、直线度误差和角摆误差。客户端计算机3提供一操作界面，用于三坐标测量机床误差补偿，其包括一量测软件30的操作运行，该量测软件30用于测量标准件(如块规等)得到量测实际数值。如图2所示，是本专利技术三坐标测量机床误差补偿系统客户端计算机的功能模块图。该客户端计算机3包括一输入/输出模块40、一计算模块42、一数据安全模块44及一数据存储模块46。输入/输出模块40，用于数据采集和输出误差补偿结果，其中，数据采集包括原始误差采集和线性系数相关数据采集，所述原始误差指直接用镭射干涉仪等校正标准设备2测得三坐标测量机床1的位置度误差、直线度误差和角摆误差，所述线性系数相关数据指量测软件30通过测试三坐标测量机床1上的标准件(如块规等)得到的结果。计算模块42，用于误差补偿计算和坐标值返回计算。误差补偿计算包括单项误差计算、垂直度误差计算和总误差计算。其中，各轴的单项误差采用线性插补的方法计算，所述单项误差指三坐标测量机床1的X、Y、Z垂直度误差、位置度误差、移动产生的直线误差、自转误差、偏摆误差及俯仰误差等；垂直度误差计算采用直线摊合函数，使用最小二乘法计算；总误差计算指把单项误差和垂直度误差按照其相互影响关系计算出来，例如，设X、Y和Z为坐标值，Dxx为X轴的位置度，Dxy和Dxz为X轴移动产生的直线误差，Rxx为X轴自转误差，Rxy为X轴的偏摆误差，Rxz为X轴的俯仰误差，Sxy和Szx为垂直度误差，则X轴总误差ΔX＝Dyx-Dxx+DZX-Y*Sxy-Z*Szx+Rxz+Z*(Ryy-Rxy)；坐标值返回计算采用多次逼近的方法。数据安全模块44，通过二进制数据流加密补偿文件，用于确保文件的安全性。该数据安全模块44用于对测量和计算过程中产生的文件进行加密和解密，该数据安全模块44包括三项内容，即加密参数设定、数据加密及数据解密。其中，加密参数设定主要是密钥和初始化向量、加密方法和加密算法等的设定。三坐标测量机床误差补偿系统4中的加密算法采用对称演算法，该对称演算法在加密及解密资料时使用相同的密钥和初始化向量。数据加密和解密指首先把文件转成文件流，然后转换为加密流，最后转换成二进制数据流。数据存储模块46，用于测量计算过程中所产生的各种结果文件的暂存，其包括各种参数及补偿文件的存储。如图3所示，是本专利技术三坐标测量机床误差补偿方法较佳实施例的作业流程图。首先，通过数学方法建立系统数学模型(步骤S200)。并用镭射干涉仪等校正标准设备2检测三坐标测量机床1的位置度误差、直线度误差和角摆误差(步骤S202)。对上述误差的坐标值进行误差补偿(步骤S204)。通过量测软件30在三坐标测量机床1上测试标准件得到量测实际数值，上述测试标准件指块规等(步骤S206)。将上述量测实际数值输入到输入/输出模块40(步骤S208)。计算模块42计算量测数值偏差和补偿系数，该量测数值偏差指量测实际数值与标准件的真实值之差，所述补偿系数包含线性变化的光学尺位置误差和两轴间的垂直误差系数，例如，XY、YZ、ZX之间的垂直度(步骤S210)。验证精度是否合格，即比较量测数值偏差与设备厂商提供的机床精度规格，若量测数值偏差小于该精度规格，则认为验证精度合格；若量测数值偏差大于上述精度规格，则返回步骤S202，重新对机床误差进行检测和补偿，直到验证精度合格(步骤S212)。精度验证合格后，加密并存储上述验证结果文件(步骤S214)。如图4所示，是本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三坐标测量机床误差补偿系统，其特征在于，该系统包括：一输入／输出模块，用于数据采集和输出误差补偿结果；一计算模块，用于误差补偿计算和返回前坐标值的计算；及一数据存储模块，用于计算过程中所产生的各种结果的暂存，其包 括各项参数及补偿文件的存储。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张旨光，阳华伟，
申请(专利权)人：鸿富锦精密工业深圳有限公司，鸿海精密工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]