【技术实现步骤摘要】
一种基于粒子群算法的三坐标测量机最佳测量区域辨识方法
[0001]本专利技术涉及一种对三坐标测量机(Coordinate Measuring Machine,简称CMM)最佳测量区域辨识的方法,特别是基于激光追踪多站位测量技术的方法,属于精密测量
技术介绍
[0002]三坐标测量机(Coordinate Measuring Machine,CMM)作为坐标测量技术中高效率的精密测量仪器,能够对零件的几何特征进行测量,是高端精密制造领域产品质量控制的关键。而测量精度的高低直接关系到测量结果的质量好坏,如何实现在现有CMM测量精度的条件下实现对不同待测件的高精度测量是一个亟待解决的问题。
[0003]在CMM的整个测量空间内,存在测量点误差最大和最小区域,根据空间误差相似性原理,测量点误差不同区域具有相关性,即测量点误差是连续变化的。因此,在CMM测量空间内,必定存在最大测量点误差最小的区域,即最佳测量区域。为了提高CMM的测量精度,实现在现有CMM测量精度的条件下实现对不同待测件的高精度测量,必须将待测工件放置在CMM的最佳测量区域内。目前,国内外针对最佳测量区域的研究主要集中在关节坐标测量机,机床在机测量系统等方面。目前没有针对正交坐标测量方式的三坐标测量机的最佳测量区域确定方法研究。正交坐标测量方式的三坐标测量机测量空间大,误差源多、传递关系复杂;误差在测量空间的分布规律非常复杂。
[0004]为此有必要专利技术一种基于粒子群算法的三坐标测量机最佳测量区域辨识方法,实现对任意大小待测工件的
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于粒子群算法的三坐标测量机最佳测量区域辨识方法,其特征在于,该方法包括下述步骤:步骤一:建立CMM准刚体模型;基于CMM运动方式建立体积误差与21项几何误差的关系模型,即准刚体模型;步骤二:构建基于CMM的激光追踪仪多站位测量模型;设激光追踪仪在m个站位下测量CMM测量空间内的n个待测点,待测点坐标为A
i
(x
i
,y
i
,z
i
),i=1,2,3,
…
,n,激光追踪仪的站位坐标为P
j
(X
j
,Y
j
,Z
j
),j=1,2,3,
…
,m,在站位j上激光追踪到初始待测点A1的距离为d
j
,在测量过程中由激光追踪仪测量猫眼反射镜的相对干涉长度为l
ij
;根据三维空间中两点距离公式可得:式中i=1,2,3,...,n;j=1,2,3,...,m由式(1)可得,方程的个数为m
×
n,未知数的个数为4m+3n,为了使方程可解,需满足m
×
n≥4m+3n,则有m≥4,n≥16;即在进行多站位测量时至少有四个站位对三坐标机床空间进行测量且测量点数不少于16个;运用冗余测量方法,利用一台激光追踪仪采用分时转站的方式构建激光追踪多站位测量模型,建立基于激光追踪仪多站位测量模型;激光追踪仪的猫眼反射镜安装在CMM的测头上,CMM的测头运动轨迹相同,猫眼反射镜同时跟随CMM的测头移动,激光追踪仪接收到猫眼反射镜的反射光束后,实现猫眼反射镜与激光追踪仪站位之间相对位移的追踪测量;步骤三:利用L
‑
M算法求解CMM测量空间中规划测量点的体积误差;将激光追踪仪多站位测量模型设为目标函数:式中i为测量点个数,i=1,2,3,...,n;j为站位个数,j=1,2,3,...,m;结合公式(2)利用L
‑
M算法求解出激光追踪仪站位坐标P
j
(X
j
,Y
j
,Z
j
)及初始距离d
j
;激光追踪仪站位自标定利用全球定位系统(GPS)建立模型,避免了坐标系的转换;在求解模型时采用L
‑
M算法解算非线性方程组,有效提高了站位自标定的精度;将求解得到的站位坐标P
j
(X
j
,Y
j
,Z
j
)及初始距离d
j
作为已知量,求解测量点的实际坐标,求解目标函数如下:将CMM的实际坐标值带入下式求解体积误差;A
i
(x
i
,y
i
,z
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