一种降低测量不确定度的多轴在机测量规划方法技术

本发明专利技术涉及一种降低测量不确定度的多轴在机测量规划方法，该方法将空间中的可行探针轴向集合转化为旋转轴角度可行图和红宝石球上触碰点可行图，把空间探针姿态优化问题转变为二维平面点集的规划问题；建立红宝石球上触碰点和机床旋转轴之间的联系，给出了不同机床主轴结构的优化方法；以在检测中减少机床旋转轴定位误差引入、提高预行程误差补偿精度为目的，进行探针轴向的规划，能够降低在机测量检测误差的不确定度，提升测量结果的一致性和可信程度。信程度。信程度。

【技术实现步骤摘要】
一种降低测量不确定度的多轴在机测量规划方法


[0001]本专利技术属于精密测量
，具体涉及一种降低测量不确定度的多轴在机测量规划方法。

技术介绍

[0002]在机测量是以数控机床为载体，以测头为测量设备，对机床内装夹的工件在线测量其形位尺寸，及时反馈切削质量的工艺方法。作为自适应加工的关键技术，在机测量可以避免二次定位和离线装夹，检测结果可指导后续加工方案的调整，在精密测量中具有广泛的应用前景。但由于机床作业环境差、切削振动以及测头和工件装夹等因素影响，以机床、测头和工件为载体在测量过程中引入的误差会造成在机测量结果精度低、一致性差。
[0003]现代测量理论中，根据几何误差检测的要求，在得到测量结果的同时，还需要给出测量结果的不确定度。测量不确定度的大小决定了测量结果的可信程度。而降低在机测量检测结果的不确定度，需要对测量工艺进行优化。在众多误差源中，机床旋转轴定位误差是影响机床工作性能的关键因素，许多学者对机床定位误差的辨识和补偿进行了研究，但未在测量中考虑由于旋转轴定位误差造成的影响，缺乏利用探针轴向减少定位误差引入、降低测本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种降低测量不确定度的多轴在机测量规划方法，其特征在于步骤如下：步骤1：计算测量点处可行探针轴向在测量点处建立局部坐标系O
D
‑
X
D
Y
D
Z
D
，基于该局部坐标系设置单位球，并在单位球内构建内接多面体；依据细分准则，在单位球面上离散分布均匀的点集，作为初始的探针轴向，采用包围盒方法进行干涉检查，获得可行的探针轴向集合；步骤2：计算旋转轴角度点集和红宝石球上触碰点点集1)基于机床运动学链建立起探针轴向与旋转角度的对应关系，将干涉检查后可行的探针轴向集合转化为BC轴的旋转角度点集，构成旋转轴角度可行图；2)不同探针轴向下，测头红宝石球上触碰测量点的位置均不同，由探针轴向计算红宝石球上可行触碰点位置的方法如下：对于一个给定的探针轴向单位向量(n
x
,n
y
,n
z
)，它可以绕工件坐标系的X轴旋转ω角度，绕Z轴旋转υ角度：cos(υ)＝n
z
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)由上述旋转角度构成的变换矩阵M为：式中，(x
r
，y
r
，z
r
)为探针触碰测量点时对应的红宝石球心坐标；通过公式(4)求得探针坐标系O
P
‑
X
P
Y
P
Z
P
下红宝石球上对应的触碰点位置集合m
i
，坐标为m
i
＝M
‑1·
P
i
(i＝1,2,3...n)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)其中，P
i
为工件坐标系下理论测量点坐标，n为测量点个数；通过公式(5)求得红宝石球上触碰点在球坐标系下的参数化表示θ
i
、构成红宝石球上触碰点可行图，当多个测量点对应的红宝石球上触碰点可行图存在交集时，可以选择红宝石球上同一个触碰点进行测量；式中，r为红宝石球半径；步骤3：建立红宝石球上触碰点和机床旋转轴关系在多个测量点对应的红宝石球上触碰点可行图交集中选择一点在保证该触碰点位置不变的前提下，探针可绕测量点处外法矢旋转一周，会产生无数个探针轴向，由公式(6)计算得到：
其中，κ
i
为探针绕外法矢旋转的角度，(
x
n
i
，
y
n
i
，
z

【专利技术属性】
技术研发人员：万能，庄其鑫，郭彦亨，李竟，罗文锴，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：