本发明专利技术公开了一种平行双关节坐标测量机的旋转轴平行度标定方法，涉及测试技术及仪器领域。本发明专利技术借助直线关节可上下移动的特性，采用第一旋转轴旋转１８０度，通过直线关节在第一阈值位置和第二阈值位置的测量值、触发测头在直线关节行程至第二阈值时距离第一旋转轴的旋转中心的距离、触发测头在直线关节行程至第一阈值时距离第一旋转轴的旋转中心的距离，计算第一旋转轴和直线关节在ＸＯＺ平面内径向的平行度，在标定第一旋转轴的同时，固定第二旋转轴，避免第二旋转轴对平行度标定的影响，通过实验验证，可以使得标定精度达到１．２μｍ／２５０ｍｍ，提高了平行度标定精度、最大限度减少了标定误差，标定方法简单可靠，满足实际应用中的需要。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及测试技术及仪器领域，特别涉及一种平行双关节坐标测量机的旋转轴 平行度标定方法。
技术介绍
三坐标测量机至今经历了许多年的发展，广泛应用于航空航天、机械电子、汽车制 造的领域中，对零部件的尺寸、形状和相对位置等进行测量。三坐标测量机主要包括正交式 三坐标测量机和非正交式三坐标测量机两种。其中正交式三坐标测量机以正交坐标系为基 础设计，包括三根相互垂直的导轨和一个工作平台，利用接触的方法来确定被测工件特征 点的坐标及相互关系。在非正交坐标测量机中，目前具有影响力的主要是关节臂式坐标测量机和平行双 关节坐标测量机。平行双关节坐标测量机的优点为测量机整体质量轻，便于携带和在线检 测。参见图1，现有技术中的平行双关节坐标测量机主要包括第一旋转关节1、大连接板2、 第二旋转关节3、小连接板4、直线关节5手臂6和触发测头7，大连接板2连接第一旋转关 节1和第二旋转关节3，小连接板4连接第二旋转关节3和直线关节5，直线关节5底部安 装了一个触发测头7，用于采集读数。由于加工、安装误差等因素的影响，使得平行双关节坐 标测量机存在很多系统误差，如各个运动轴的平行度、连接板的长度、零点等，它们实际的 尺寸与设计的理论值相差很大，必须通过标定的方法，得到各系统误差的具体数值，然后对 测量模型进行修正补偿，才能使平行双关节坐标测量机具有较高的精度。通过查阅相关文献，平行双关节坐标测量机的平行度标定方法主要有参数测定 法，参数测定法的基本思想用平行双关节坐标测量机测量空间已知的坐标点，根据数学模 型列出带有误差项的方程组，然后利用最小二乘法进行求解，得到各个误差项的具体数值。 但是参数测定法中所列的方程组较大，空间已知的坐标点如果分布不当，得出的结果误差 较大，严重时，最小二乘法求解将不会收敛，以至于得不到方程的解；或者，即使最小二乘法 求解收敛，得到的平行度标定误差也很大，平行度标定精度不高。
技术实现思路
为了最大限度的减小平行度标定误差，提高平行度标定精度，本专利技术提供了一种 平行双关节坐标测量机的旋转轴平行度标定方法，所述方法包括以下步骤(1)调整第一旋转轴与平台在X-Z平面内的垂直度；(2)固定第一测长仪和第二测长仪，使所述第一测长仪和所述第二测长仪在一条 直线上；(3)通过标准棒标定所述第一测长仪的第一读数Δ al和所述第二测长仪的第一 读数ΔΜ ；(4)固定第二旋转轴；(5)直线关节的行程至第一阈值；(6)所述第二测长仪与所述直线关节上的触发测头接触，由触发测头的触发信号 锁存所述第二测长仪的第二读数Δ132 ；(7)所述直线关节围绕所述第一旋转轴旋转180度；(8)所述第一测长仪与所述直线关节上的触发测头接触，由所述触发测头的触发 信号锁存所述第一测长仪的第二读数；(9)通过第一计算公式获取触发测头在所述直线关节行程至所述第一阈值时，距 离所述第一旋转轴的旋转中心的距离Cl1 ；(10)将所述直线关节行程至第二阈值；(11)通过所述直线关节上的光栅尺获取所述第一阈值和所述第二阈值之间的距 离h ；(12)所述第二测长仪与所述直线关节上的触发测头接触，由触发测头的触发信号 锁存所述第二测长仪的第三读数八b3 ；(13)所述直线关节围绕所述第一旋转轴旋转180度；(14)所述第一测长仪与所述直线关节上的触发测头接触，由触发测头的触发信号 锁存所述第一测长仪的第三读数；(15)通过第二计算公式获取触发测头在所述直线关节行程至所述第二阈值时，距 离所述第一旋转轴的旋转中心的距离d2 ；(16)通过第三计算公式获取所述直线关节与所述第一旋转轴之间在XOZ平面内 径向的平行度。所述第一计算公式具体为Cl1 = L+( Aal-Δ a2) + ( Abl-Δ 1^2)，其中，L 为标准棒的长度。所述第二计算公式具体为d2 = L+(Aal-Aa3) + (Abl-Ab3)，其中，L 为标准棒的长度。所述第三计算公式具体为θ = Ad/h，其中，Ad = Cl2-C^本专利技术提供的技术方案的有益效果是本专利技术提供了，借助直线关 节可上下移动的特性，采用第一旋转轴旋转180度，通过直线关节在第一阈值位置和第二 阈值位置的测量值、触发测头在直线关节行程至第二阈值时距离第一旋转轴的旋转中心的 距离、触发测头在直线关节行程至第一阈值时距离第一旋转轴的旋转中心的距离计算第一 旋转轴和直线关节在XOZ平面内的平行度，在标定第一旋转轴的同时，固定第二旋转轴，避 免第二旋转轴对标定的影响，通过实验验证，可以使得平行度标定精度达到1. 2ym/250mm， 提高了平行度标定精度、最大限度的减少了平行度标定误差，标定方法简单可靠，满足了实 际应用中的需要。附图说明图1为现有技术提供的平行双关节坐标测量机的结构示意图；图2为本专利技术提供的平行双关节坐标测量机的分析示意图；图3为本专利技术提供的平行双关节坐标测量机的旋转轴平行度标定方法的流程图4为本专利技术提供的调整垂直度的示意图；图5为本专利技术提供的标准棒标定第一测长仪和第二测长仪的示意图；图6为本专利技术提供的直线关节的行程在第一阈值时的示意图；图7为本专利技术提供的直线关节的行程在第一阈值时围绕第一旋转轴旋转的示意 图；图8为本专利技术提供的直线关节的行程在第二阈值时的示意图；图9为本专利技术提供的直线关节的行程在第二阈值时围绕第一旋转轴旋转的示意 图；图10为本专利技术提供的平行双关节坐标测量机的旋转轴平行度标定方法的另一流 程图。附图中，各标号所代表的部件列表如下1第一旋转关节2 大连接板3第二旋转关节4 小连接板5直线关节6:手臂7触发测头8 平台9标准棒10 第一测长仪11第二测长仪具体实施例方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方 式作进一步地详细描述。为了最大限度的减小标定误差，提高标定精度，本专利技术实施例提供了一种平行双 关节坐标测量机的旋转轴平行度标定方法，详见下文描述参见图2，图2为图1的结构简化图，第一旋转轴为Zl或Z2、第二旋转轴为Z2或 ZUZ3为直线关节、7为触发测头、al为大连接杆的长度、a2为小连接杆的长度，本专利技术实施 例中的平行度包括第一旋转轴Zl和直线关节在XOZ平面内的平行度；第一旋转轴Z2 和直线关节Z3在XOZ平面内的平行度。实施例1以第一旋转轴为Z1、第二旋转轴为Z2为例，标定第一旋转轴Zl和直线关节在 XOZ平面内的平行度，参见图3，具体步骤详见下文描述101 调整第一旋转轴Zl与平台8在X-Z平面内的垂直度；为了提高标定的精度，在进行标定之前可以对第一旋转轴Zl与平台8在X-Z平面 内的垂直度进行调整，参见图4，固定第二旋转轴，使得第一连接杆和第二连接杆在一条直 线上，利用直线关节Z3上的触发测头7测量平台8的高度，平台8的高度可以通过直线关 节Z3上的直线光栅尺获得，直线关节围绕第一旋转轴Zl旋转180度，利用直线关节 上的触发测头7再次测量平台8的高度，通过对两次平台8高度的对比，调整第一旋转轴Zl 与平台8在X-Z平面内的垂直度。具体实现时还可以利用仪器、水泡等方式对垂直度进行 调整，具体实现时，本专利技术实施例对此不做限制。102 固定第一测长仪10和第二测长仪11，使第一测长仪10和第二测长仪11在一条直线上；具体实现时，为了提本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种平行双关节坐标测量机的旋转轴平行度标定方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：（１）调整第一旋转轴与平台在Ｘ－Ｚ平面内的垂直度；（２）固定第一测长仪和第二测长仪，使所述第一测长仪和所述第二测长仪在一条直线上；（３）通过标准棒标定所述第一测长仪的第一读数Δａ１和所述第二测长仪的第一读数Δｂ１；（４）固定第二旋转轴；（５）直线关节的行程至第一阈值；（６）所述第二测长仪与所述直线关节上的触发测头接触，由触发测头的触发信号锁存所述第二测长仪的第二读数Δｂ２；（７）所述直线关节围绕所述第一旋转轴旋转１８０度；（８）所述第一测长仪与所述直线关节上的触发测头接触，由所述触发测头的触发信号锁存所述第一测长仪的第二读数Δａ２；（９）通过第一计算公式获取触发测头在所述直线关节行程至所述第一阈值时，距离所述第一旋转轴的旋转中心的距离ｄ↓［１］；（１０）将所述直线关节行程至第二阈值；（１１）通过所述直线关节上的光栅尺获取所述第一阈值和所述第二阈值之间的距离ｈ；（１２）所述第二测长仪与所述直线关节上的触发测头接触，由触发测头的触发信号锁存所述第二测长仪的第三读数Δｂ３；（１３）所述直线关节围绕所述第一旋转轴旋转１８０度；（１４）所述第一测长仪与所述直线关节上的触发测头接触，由触发测头的触发信号锁存所述第一测长仪的第三读数Δａ３；（１５）通过第二计算公式获取触发测头在所述直线关节行程至所述第二阈值时，距离所述第一旋转轴的旋转中心的距离ｄ↓［２］；（１６）通过第三计算公式获取所述直线关节与所述第一旋转轴之间在ＸＯＺ平面内径向的平行度。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李杏华，张国雄，裘祖荣，郭敬滨，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：12
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