CN117718800B 用于标定在机测量系统多源综合误差的标准器及标定方法 （西北工业大学）

用于标定在机测量系统多源综合误差的标本发明提供了一种用于标定在机测量系统等高精度测量仪器可获得准确的标准器上各标的测量结果与校准值可直接获得受多项机床几2支撑组件垂直设置在所述底座上，包括同轴套设的上板为平板，其上端面上设置所述标准球组；上板的一端通过所量点构成的平面法向量为Z轴正方向，以标准器的上板侧面上两个滚转角理论测量点构成定义标准器中上板上相对的两端分别为A端和B端，当A端与所将标准器以姿态一安装至数控机床的工作台上，调出在机测量系统利用步骤3得到的工件坐标系下标准器上各标准球的球心位置减去所述各标准球球心步骤4.3获取一个空间区域内在机测量系将步骤4.1得到的机测量系统的空间位置误差分布一与步骤4.2得到的在机测量系统根据在机测量系统的空间位置误差集，采用插值或估计算法，拟3将步骤2得到的任意标定位置处在机测头的预行程误差与步骤5得到的在机测量系统A1：将标准器在数控机床的工作台面挪移或者抬高，使得标准器此时的A3：获取当前标定空间区域与上一个标定空间区域的重合区域内任意两个大A5：将所有空间区域内的空间误差集合并，得到在机测量系统的整个测将工件坐标系绕其自身X轴逆时针旋转θ/，再绕其自身Y轴逆时针旋转φ/建立找正坐标系WCS/；获取找正坐标系WCS/与工件坐标系之间的滚转角P';Rφ/和R,:R:5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述标准球通过连接杆安装在所述上板4在机测量系统测量期间，利用所述多源综合误差对在机测量系统的测量结果进行补5[0005]以三轴数控机床为载体的在机测量系统综合误差包含机床测头引入的误差以及[0006]申请号为202211449731.5的专利文献中公开的一种考虑五轴机床定位误差的在机测量误差预测方法使用激光干涉仪标定了3项定位误差，申请号为202311172268.9的专[0007]申请号为201910100940.0的专利文献中公开了一种数控机床几何/热误差在线测6杆的上部伸出外支撑杆后与所述上板的下端面中部连接；内支撑杆与外支撑杆可拆卸连两个轴对称设置的截面为直角三角形的通孔，且这两个通孔的其中一条直角边面对面设[0021]本发明还提供了一种利用上述的标准器对在机测量系统的多源综合误差进行标论测量点构成的平面法向量为Z轴正方向，以标准器的上板侧面上两个滚转角理论测量点[0029]利用步骤3得到的工件坐标系下标准器上各标准球的球心位置减去所述各标准球7[0033]将步骤4.1得到的机测量系统的空间位置误差分布一与步骤4.2得到的在机测量[0037]将步骤2得到的任意标定位置处在机测头的预行程误差与步骤5得到的在机测量R;P";Rφ″8标准球球心在校准坐标系中的位置，计算标准器上各标准球球心在工件坐标系WCS中的坐[0055]本发明同时还提供了一种在机测量系统的测量误差补偿[0062]4.本发明利用高精度的三坐标测量机可获得准确的标准器上各标准球位置的校9定或者焊接固定。外支撑杆2的轴向设有安装孔，侧壁设有沿其高度方向分布的若干个销[0084]标准球组7通过连接杆5固定设置在上板4的上端面上。标准球组7包括至少5个标标准球设置在上板4的对角线交点处作为中心球，其余标准球均布于上板4的各对角线上，发明对各标准球的半径大小是否一致并不作特殊要求，但是须保证标准球的直径精度为[0090]-丽x丽[0093]由于加工上板4的平面时难以保证整个外表面的平面度与垂直度，在不同位置处测量得到的平面法向量与向量丽并不完全一致，因此为避免多次校准过程间存在基准[0100]步骤2.1将标准器安装至数控机床工作台向平行，调节支撑组件至合适高度以确保数控机床测量上板4上的每个标准球时都不发生[0101]步骤2.2在标准器上任一个标准球置处测头的预行程误差标定法向量的分布与数量根据拟合将校准坐标系下标准器上各标准球的球心位置换算为工件T(a,b;c')角p':[0120]然后，将找正坐标系WCS,绕其自身Z轴逆时针旋转P',得到更新后的找正坐标系分别为：[0126]在更新后的找正坐标系WCS″中使用在机测量系统的测头测量与步骤一校准过程量点p4～p5。由p1～p3的测量结果计算找正坐标系WCS″中上板4上平面法矢T(a",b",c"),以标准器的各标准球球心在工件坐标系WCS下的位置在工件坐标系WCS中分别沿着X正[0151]由于标准器中的上板尺寸有限使得标准器的标定范围仅能覆盖部分小行程在机[0152]步骤5.1将标准器在数控机床的工[0153]步骤5.2采用与上述步骤三_四相同的方法，得到第二个空间区域Ω2内在机测量[0155]步骤5.3获取空间区域Ω1与Ω2的重合区域中任意两个大致位置相同的标准球的[0158]步骤5.5将所有空间区域内的在测量系统的整个测量区域Ω内在机测量系统的标定位置处的在机测量系统空间位置误差为如需提高拟合精度，可增加标准[0163]由步骤二得到的任意标定位置处测头的预行程误差与步骤六得到的任意标定位