一种三轴装刀机的三维扫描测头标定方法技术

本发明专利技术提供了一种三轴装刀机的三维扫描测头标定方法，包括S01，标准球安装，S02，球形测针标定，S03，球形测针变形补偿，S04，圆柱测针标定，S05，圆柱测针变形补偿。本发明专利技术采用非线性方程组方法构建三轴装刀机的三维扫描测头标定计算模型，采用最小二乘法拟合设备轴位移和测头位移数据，计算出测杆变形补偿系数，实现测头偏移量精确补偿。并且同样可以应用于其他三轴设备的测头标定。其他三轴设备的测头标定。其他三轴设备的测头标定。

【技术实现步骤摘要】
一种三轴装刀机的三维扫描测头标定方法


[0001]本专利技术属于精密测量
，具体涉及一种三轴装刀机的三维扫描测头标定方法。

技术介绍

[0002]三轴装刀机用于螺旋锥齿轮尖齿刀具的安装校正，以确保切削刀具的装刀精度合格。其精度与装刀机的运动控制精度以及所选测头精度密切相关。
[0003]随着传感器技术和测量技术的发展，三维扫描测头因其可实现高速测量、高精度测量的特性，三维扫描测头广泛应用于高精度的坐标测量机、齿轮测量中心及其他精密测量设备。三维扫描测头也称三维线性测头，一般具有三个正交的测量方向，其测头的模拟输出信号与测头的压量成正比。安装有三维扫描测头的测量系统的测量值一般由设备轴系位移传感器的坐标值和扫描测头传感器坐标值组成。
[0004]现有技术中，装刀机一般为四轴结构，三维扫描测头的标定方法采用的是转台轴固定，通过三根直线轴的移动，单点探测或者连续扫描标准球上的点，运用最小二乘法拟合得到标准球的球心坐标点。而当应用的装刀机为三轴结构，只有一个旋转轴、两个直线轴的时候，无法采用常规标定方法进行探测。因此需要研发一种三本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三轴装刀机的三维扫描测头标定方法，其特征在于，包括以下步骤：S01，标准球安装，将标准球设于转台中心孔；S02，球形测针标定，通过球形测针探测标准球上下左右四个点坐标，计算标准球球形粗标定值，再控制标准球转动到四个不同转台位置，通过球形测针依次触碰四个位置下的标准球，采集四个位置触碰的标准球球形坐标，构建非线性方程组，计算得到转台坐标系在球形测针测量坐标系中的位置；S03，球形测针变形补偿，控制球形测针沿径向、切向和轴向对标准球进行触碰测量，采用最小二乘法计算球形测针的径向、切向和轴向的变形补偿系数；S04，圆柱测针标定，控制标准球转动至圆柱测针正下方，圆柱测针触碰标准球，计算得到转台坐标系在圆柱测针测量坐标系中的位置；S05，圆柱测针变形补偿，控制圆柱测针处于标准球正上方，通过移动轴实时采集圆柱测针数据，采用最小二乘法计算圆柱测针轴向变形补偿系数。2.根据权利要求1所述的三轴装刀机的三维扫描测头标定方法，其特征在于，所述三轴装刀机包括转台转动轴C轴和平行于C轴轴线的Z轴以及转台径向的X轴，定义所述三轴装刀机的转台切向为Y轴，定义三维扫描测头的坐标系EX、EY、EZ轴分别平行于X、Y、Z轴。3.根据权利要求2所述的三轴装刀机的三维扫描测头标定方法，其特征在于，在步骤S02中，调节C轴，使得标准球处于C轴靠近球形测针的一端，再调节Z/X/C轴，使得球形测针位于标准球中心位置的正前方，通过XZ轴联动触碰标准球上下左右四个点，所有的坐标均在以标准球的中心为球心，半径为R+r的球面上，其中R为标准球半径、r为球形测针半径，对球形测针的球心坐标采用最小二乘法拟合球算法，计算得到标准球球心在球形测针测量坐标系下的位置。4.根据权利要求3所述的三轴装刀机的三维扫描测头标定方法，其特征在于，定义为所述三轴装刀机的机器坐标系、为球形测针坐标系、为转台坐标系，测量坐标系由机器坐标系和球形测针坐标系线性合成；记测量坐标系与转台坐标系重合时在机器坐标系中的坐标为（），标准球球心到C轴的距离为d，标准球初始位置C1在转台坐标系的初始角度；在步骤S02中，先保持球形测针在C轴右侧的标准球球心位置，旋转C轴使标准球顺时针触碰球形测针，此时C轴坐标记为，标准球球心坐标记为，球形测针的球心坐标记为；再旋转C轴使标准球逆时针触碰球形测针，此时C轴坐标记为，标准球球心坐标记为，球形测针的球心坐标记为；之后再控制球形测针保持在C轴左侧的标准球球心位置，旋转C轴使标准球逆时针触碰球形测针，此时C轴坐标记为，标准球球心坐标记为，球形测针的球心坐标记为；再旋转C轴使标准球顺时针触碰球形测针，此时C轴坐标记为，标准球球心坐标记为，球形测针的球心坐标记为；上述四个位置的坐标值表示如下：标准球球心坐标记为（）；球形测针球心坐标记为（）；其中i为测量点序号1、2、3、4；
在标准球旋转触碰过程中，球形测针的球心在Z向高度保持不变，那么...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宇晖，邹谦，邹文毅，
申请(专利权)人：湖南中大创远数控装备有限公司，
类型：发明
国别省市：