一种点激光的精确在机测量方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种点激光的精确在机测量方法，包括：设置表征五自由度的坐标系，并在测量时保持激光与待测工件的测量面垂直；基于激光测头到待测工件的测量面对应测量点的测量距离以及激光测头的坐标获取对应测量点的坐标；基于标定操作分别获取水平面两自由度方向上激光测头的坐标与主轴中心的偏距；基于水平面两自由度方向上激光测头的坐标与主轴中心的偏距获取对应测量点的坐标修正项；基于对应测量点的坐标以及对应测量点的坐标修正项获取对应测量点的精确坐标。本发明专利技术通过引入标定操作，从而考虑了因激光测头安装难以保证与机床主轴重合而导致的装夹误差，进而提高了复杂零件的主轴在机测量的精度。件的主轴在机测量的精度。件的主轴在机测量的精度。

【技术实现步骤摘要】
一种点激光的精确在机测量方法及系统


[0001]本专利技术涉及工件在机检测
，尤其涉及一种点激光的精确在机测量方法及系统。

技术介绍

[0002]在工件的加工过程中，往往需要对工件的加工尺寸进行测量，判断工件的加工精度是否合格，保证工件制备的准确性。
[0003]现有技术中，为了增加测量的精度，已经实现了从传统的三轴机床测量向五轴机床测量的提升。然而，现有五轴机床测量方法的计算是基于点激光测量器的光束轴线与五轴机床主轴重合，但是由于点激光测头的安装难以保证与机床主轴重合，因此还是会产生因点激光测头的装夹误差而导致的测量误差。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的至少一个缺陷或改进需求，本专利技术提供一种点激光的精确在机测量方法，包括如下步骤：
[0005]S1.设置表征五自由度的坐标系，并在测量时保持激光与待测工件的测量面垂直；
[0006]S2.基于激光测头到所述待测工件的测量面对应测量点的测量距离以及所述激光测头的坐标获取所述对应测量点的坐标；
[0007]S3.基于标定操作分别获取水平面两自由度方向上所述激光测头的坐标与主轴中心的偏距；
[0008]S4.基于所述水平面两自由度方向上所述激光测头的坐标与主轴中心的偏距获取所述对应测量点的坐标修正项；
[0009]S5.基于所述对应测量点的坐标以及所述对应测量点的坐标修正项获取所述对应测量点的精确坐标。
[0010]根据本专利技术提供的点激光的精确在机测量方法，基于激光测头到所述待测工件的测量面对应测量点的测量距离以及所述激光测头的坐标获取所述对应测量点的坐标的计算公式为：
[0011]X1＝X0+L
·
sin(A0)
·
cos(C0)
[0012]Y1＝Y0+L
·
sin(A0)
·
sin(C0)
[0013]Z1＝Z0‑
L
·
cos(A0)
[0014]其中，X0、Y0、Z0分别为所述激光测头在空间三维方向上的坐标，A0为所述激光测头在竖直平面内的角坐标，C0为所述激光测头在水平面内的角坐标；X1、Y1、Z1分别为所述待测工件的测量面对应测量点在空间三维方向上的坐标；L为所述激光测头到所述待测工件的测量面对应测量点的测量距离。
[0015]根据本专利技术提供的点激光的精确在机测量方法，标定操作具体为：
[0016]S31.找正标定件上表面圆面，将所述激光测头在竖直平面内的角坐标以及所述激
光测头在水平面内的角坐标均设置为零；
[0017]S32.在水平面X轴方向上，距所述标定件上表面圆面X轴正方向边缘点为第一距离的位置处开始向所述标定件上表面圆面X轴正方向边缘点每隔第二距离测量一次所述标定件上表面圆面，测量有数据后确定精确测量范围并设置精确测量程序，进而向所述标定件上表面圆面X轴正方向边缘点每隔第三距离测量一次所述标定件上表面圆面，进而获取所述标定件上表面圆面X轴正方向边缘点的坐标X
正
；
[0018]S33.在水平面X轴方向上，距所述标定件上表面圆面X轴负方向边缘点为第一距离的位置处开始向所述标定件上表面圆面X轴负方向边缘点每隔第二距离测量一次所述标定件上表面圆面，测量有数据后确定精确测量范围并设置精确测量程序，进而向所述标定件上表面圆面X轴负方向边缘点每隔第三距离测量一次所述标定件上表面圆面，进而获取所述标定件上表面圆面X轴负方向边缘点的坐标X
负
；X轴方向所述激光测头的坐标与所述主轴中心的偏距为X2＝(X
正
+X
负
)/2；
[0019]S34.在水平面Y轴方向上，距所述标定件上表面圆面Y轴正方向边缘点为第一距离的位置处开始向所述标定件上表面圆面Y轴正方向边缘点每隔第二距离测量一次所述标定件上表面圆面，测量有数据后确定精确测量范围并设置精确测量程序，进而向所述标定件上表面圆面Y轴正方向边缘点每隔第三距离测量一次所述标定件上表面圆面，进而获取所述标定件上表面圆面Y轴正方向边缘点的坐标Y
正
；
[0020]S35.在水平面Y轴方向上，距所述标定件上表面圆面Y轴负方向边缘点为第一距离的位置处开始向所述标定件上表面圆面Y轴负方向边缘点每隔第二距离测量一次所述标定件上表面圆面，测量有数据后确定精确测量范围并设置精确测量程序，进而向所述标定件上表面圆面Y轴负方向边缘点每隔第三距离测量一次所述标定件上表面圆面，进而获取所述标定件上表面圆面Y轴负方向边缘点的坐标Y
负
；Y轴方向所述激光测头的坐标与所述主轴中心的偏距为Y2＝(Y
正
+Y
负
)/2。
[0021]根据本专利技术提供的点激光的精确在机测量方法，基于所述水平面两自由度方向上所述激光测头的坐标与主轴中心的偏距获取所述对应测量点的坐标修正项的计算公式为：
[0022][0023][0024][0025]其中，dX、dY、dZ分别为X轴、Y轴、Z轴三个方向上的所述对应测量点的坐标修正项，X2为X轴方向所述激光测头的坐标与所述主轴中心的偏距，Y2为Y轴方向所述激光测头的坐标与所述主轴中心的偏距，A0为所述激光测头在竖直平面内的角坐标，C0为所述激光测头在水平面内的角坐标。
[0026]根据本专利技术提供的点激光的精确在机测量方法，基于所述对应测量点的坐标以及所述对应测量点的坐标修正项获取所述对应测量点的精确坐标的计算公式为：
[0027]X
j
＝X1+dX
[0028]Y
j
＝Y1+dY
[0029]Z
j
＝Z1+dZ
[0030]其中，X
j
、Y
j
、Z
j
分别为X轴、Y轴、Z轴三个方向上的所述对应测量点的精确坐标，dX、dY、dZ分别为X轴、Y轴、Z轴三个方向上的所述对应测量点的坐标修正项，X1、Y1、Z1分别为所述待测工件的测量面对应测量点在空间三维方向上的坐标。
[0031]根据本专利技术提供的点激光的精确在机测量方法，第一距离为10mm。
[0032]根据本专利技术提供的点激光的精确在机测量方法，第二距离为1mm。
[0033]根据本专利技术提供的点激光的精确在机测量方法，第三距离为0.001mm。
[0034]另一方面，本专利技术还提供一种点激光的精确在机测量系统，该系统能够实现上述任一方法的步骤。
[0035]本专利技术通过引入标定操作，从而考虑了因激光测头安装难以保证与机床主轴重合而导致的装夹误差，进而提高了复杂零件的主轴在机测量的精度。
附图说明
[0036]为了更清楚地说明本专利技术或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种点激光的精确在机测量方法，其特征在于，包括如下步骤：S1.设置表征五自由度的坐标系，并在测量时保持激光与待测工件的测量面垂直；S2.基于激光测头到所述待测工件的测量面对应测量点的测量距离以及所述激光测头的坐标获取所述对应测量点的坐标；S3.基于标定操作分别获取水平面两自由度方向上所述激光测头的坐标与主轴中心的偏距；S4.基于所述水平面两自由度方向上所述激光测头的坐标与主轴中心的偏距获取所述对应测量点的坐标修正项；S5.基于所述对应测量点的坐标以及所述对应测量点的坐标修正项获取所述对应测量点的精确坐标。2.根据权利要求1所述的点激光的精确在机测量方法，其特征在于，所述基于激光测头到所述待测工件的测量面对应测量点的测量距离以及所述激光测头的坐标获取所述对应测量点的坐标的计算公式为：X1＝X0+L
·
sin(A0)
·
cos(C0)Y1＝Y0+L
·
sin(A0)
·
sin(C0)Z1＝Z0‑
L
·
cos(A0)其中，X0、Y0、Z0分别为所述激光测头在空间三维方向上的坐标，A0为所述激光测头在竖直平面内的角坐标，C0为所述激光测头在水平面内的角坐标；X1、Y1、Z1分别为所述待测工件的测量面对应测量点在空间三维方向上的坐标；L为所述激光测头到所述待测工件的测量面对应测量点的测量距离。3.根据权利要求2所述的点激光的精确在机测量方法，其特征在于，所述标定操作具体为：S31.找正标定件上表面圆面，将所述激光测头在竖直平面内的角坐标以及所述激光测头在水平面内的角坐标均设置为零；S32.在水平面X轴方向上，距所述标定件上表面圆面X轴正方向边缘点为第一距离的位置处开始向所述标定件上表面圆面X轴正方向边缘点每隔第二距离测量一次所述标定件上表面圆面，测量有数据后确定精确测量范围并设置精确测量程序，进而向所述标定件上表面圆面X轴正方向边缘点每隔第三距离测量一次所述标定件上表面圆面，进而获取所述标定件上表面圆面X轴正方向边缘点的坐标X
正
；S33.在水平面X轴方向上，距所述标定件上表面圆面X轴负方向边缘点为第一距离的位置处开始向所述标定件上表面圆面X轴负方向边缘点每隔第二距离测量一次所述标定件上表面圆面，测量有数据后确定精确测量范围并设置精确测量程序，进而向所述标定件上表面圆面X轴负方向边缘点每隔第三距离测量一次所述标定件上表面圆面，进而获取所述标定件上表面圆面X轴负方向边缘点的坐标X
负
；X轴方向所述激光测头的坐标与所述主轴中心的偏距为X2＝(X
正
+X
负
)/2；S34.在水平面Y轴方向上，距所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓兵，杨婕，谢越，王国营，
申请(专利权)人：湖北三江航天险峰电子信息有限公司，
类型：发明
国别省市：