CN108444433B - 基于面型基准的转台转角误差检测方法 - Google Patents

基于面型基准的转台转角误差检测方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108444433B
CN108444433B CN201810184500.3A CN201810184500A CN108444433B CN 108444433 B CN108444433 B CN 108444433B CN 201810184500 A CN201810184500 A CN 201810184500A CN 108444433 B CN108444433 B CN 108444433B
Authority
CN
China
Prior art keywords
rotary table
plane
normal vector
indexing
detection
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201810184500.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108444433A (zh
Inventor
张海涛
冯伟
乔铁柱
刘芳宇
郝晓丽
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Taiyuan University of Technology
Original Assignee
Taiyuan University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Taiyuan University of Technology filed Critical Taiyuan University of Technology
Priority to CN201810184500.3A priority Critical patent/CN108444433B/zh
Publication of CN108444433A publication Critical patent/CN108444433A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108444433B publication Critical patent/CN108444433B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
    • G01B21/22—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
  • A Measuring Device Byusing Mechanical Method (AREA)

Abstract

本发明基于面型基准的转台转角误差检测方法，属于转台转角误差检测技术领域；所要解决的技术问题是提供了一种能够在转台任意位置实现对转台分度误差进行连续检测的高精度检测方法；技术方案为：检测装置包括一个平面度不大于2微米的基准平面；检测方法为将该检测装置放置于分度转台上并固定在分度转台的初始位置，使用测量设备测量检测装置的基准平面上任意不重合的至少五个点，根据这些点的坐标值拟合平面，并计算出平面的法向量
Figure DDA0002342070530000011
将分度转台转动到一定角度，计算出平面的法向量
Figure DDA0002342070530000012
法向量
Figure DDA0002342070530000013
与法向量
Figure DDA0002342070530000014
之间的夹角与分度转台转动前后名义运动角度相减；本发明可广泛应用于转台转角误差检测领域。

Description

基于面型基准的转台转角误差检测方法
技术领域
本发明基于面型基准的转台转角误差检测方法，属于转台转角误差检测技术领域。
背景技术
随着先进制造技术的发展，分度转台已被广泛应用于多轴数控机床、坐标测量机以及装配线等工业领域，以实现工件或者刀具(测头)的定向与定位。分度转台的运动精度对于加工或者测量至关重要，提高分度转台的运动精度，对于提高加工和测量精度，保证产品质量，具有重要意义。
目前的研究成果及产品中，常用的分度转台转角误差检测方法主要有以下几种：
1、激光干涉仪与多面棱体组合的方式。此种检测方法主要局限于多面棱体的面数，只能检测出多面棱体最小分度角度下的转台转角误差。
2、通过使用一个高精确性、高重复性的参考转台，标定时目标转台顺时针旋转，参考转台逆时针旋转相同的角度。此种检测方法可以实现在360°范围内对转台分度误差进行连续标定，精度很高，但是检测效率较低且成本昂贵。
3、使用激光跟踪仪检测转台上不共线的三个点的空间坐标，根据所建立的转台系统误差模型，求解方程组，获得转台系统误差的解析表达式。此种检测方法成本昂贵，效率很低，而且精度有待考证。
鉴于以上检测方法的不足，发明一种能够在转台任意位置实现对转台分度误差进行连续检测的高精度检测方法，弥补现有检测仪器和方法的不足，实现以较低的经济成本有效地提高分度转台的运动精度，就显得格外重要。
发明内容
本发明基于面型基准的转台转角误差检测方法，克服了现有技术存在的不足，提供了一种能够在转台任意位置实现对转台分度误差进行连续检测的高精度检测方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种基于面型基准的转台转角误差检测方法，包括以下步骤：
S1.取一个长方体作为检测装置，该长方体的一个表面设置成平面度不大于2微米的基准平面，将该检测装置放置于分度转台上并进行固定，基准平面不与分度转台的表面平行，确保该检测装置在检测的过程中不会发生移动；
S2.在分度转台的初始位置，使用测量设备测量检测装置的基准平面上任意不重合的至少五个点，根据这些点的坐标值拟合平面，并计算出平面的法向量
Figure GDA0002342070520000021
S3.分度转台转动到一定角度，使用测量设备测量检测装置的基准平面上任意不重合的至少五个点，根据这些点的坐标值拟合平面，并计算出平面的法向量
Figure GDA0002342070520000022
S4.将法向量
Figure GDA0002342070520000023
与法向量
Figure GDA0002342070520000024
之间的夹角与分度转台转动前后名义运动角度相减，得到分度转台转动前后的转角误差。
进一步，所述测量设备为三坐标测量机。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果。
1、本发明方法能够在任意位置实现对分度转台的转角误差进行检测，突破了传统检测方法受检测装置最小分度的限制；
2、本发明方法采用在转台转动前后测量同一个基准面，将角度的测量转化为平面的测量，降低了对测量设备要求，极大地降低了成本；
3、本发明装置只需要有一个平面度不大于2微米的基准平面，易于实现且成本很低；
4、本发明方法只需要将检测装置固定在分度转台上即可，无需复杂的调整步骤，具有很好的便捷性。
附图说明
图1为本发明实施例中的检测装置示意图。
图2为本发明实施例中的检测装置工作示意图。
图中，1-基准平面，2-第一点，3-第二点，4-第三点，5-第四点，6-第五点，7-分度转台，8-分度转台转动前基准平面的法向量
Figure GDA0002342070520000025
9-分度转台转动前基准平面的法向量
Figure GDA0002342070520000026
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例进一步的说明。
实施例
如图1所示，本发明一种基于面型基准的转台转角误差检测装置为长方体，包括一个平面度不大于2微米的基准平面1。
如图1、图2所示，一种基于面型基准的转台转角误差检测方法，使用上述检测装置，包括以下步骤：
a.将该检测装置放置于分度转台7上，并使用橡皮泥或者磁性表座进行固定，确保该检测装置在检测的过程中不会发生移动，基准平面1背向分度转台7的圆心；
b.在分度转台7的初始位置，使用三坐标测量机测量检测装置的基准平面1上五个点，其中，第一点2、第二点3、第三点4、第四点5距基准平面1的四角各2mm处，第五点6位于基准平面1的中心位置，根据这些点的坐标值拟合平面，并计算出平面的法向量
Figure GDA0002342070520000031
c.分度转台7转动角度θ0后,使用三坐标测量机测量检测装置的基准平面1上的五个点，这五个点在基准平面1上的位置与步骤b中的位置相同，根据这些点的坐标值拟合平面，并计算出平面的法向量
Figure GDA0002342070520000032
d.根据法矢量
Figure GDA0002342070520000033
与法向量
Figure GDA0002342070520000034
在水平面上的投影，计算法矢量
Figure GDA0002342070520000035
与法向量
Figure GDA0002342070520000036
之间的夹θ1；
e.分度转台7转动前后的转角误差Δθ通过Δθ＝θ1-θ0计算得到。
上述步骤中，三坐标测量机的型号为Global Classic SR，拟合平面的法向量
Figure GDA0002342070520000037
采用最小二乘拟合法，计算方法如下：
设上述的五个点(N＝5)的空间坐标为点Pi(xi，yi，zi)，(i＝1，2，3，4，
5)，其理想平面方程为：z＝Ax+By+C，跟据最小二乘原理，设目标函数
为
Figure GDA0002342070520000038
根据极值原理，欲使F(A,B,C)为最小值，必有
Figure GDA0002342070520000039
解下列方程组，能够确定平面的三个参数A、B、C：
Figure GDA0002342070520000041
上式中的S11，S12，S13，S22，S23用下面的公式求得:
Figure GDA0002342070520000042
最后，该平面的法向量
Figure GDA0002342070520000043
由下式求得，
Figure GDA0002342070520000044
尽管已经参照其示例性实施例具体显示和描述了本发明，但是本领域的技术人员应该理解，在不脱离权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节上的各种改变。

Claims (2)

1.一种基于面型基准的转台转角误差检测方法，包括以下步骤：
S1.取一个长方体作为检测装置，该长方体的一个表面设置成平面度不大于2微米的基准平面(1)，将该检测装置放置于分度转台(7)上并进行固定基准平面(1)不与分度转台(7)的表面平行，确保该检测装置在检测的过程中不会发生移动；
S2.在分度转台(7)的初始位置，使用测量设备测量检测装置的基准平面上任意不重合的至少五个点，根据这些点的坐标值拟合平面，并计算出平面的法向量
Figure FDA0002342070510000011
S3.分度转台(7)转动到一定角度，使用测量设备测量检测装置的基准平面上任意不重合的至少五个点，根据这些点的坐标值拟合平面，并计算出平面的法向量
Figure FDA0002342070510000012
S4.将法向量
Figure FDA0002342070510000013
(8)与法向量
Figure FDA0002342070510000014
(9)之间的夹角与分度转台(7)转动前后名义运动角度相减，得到分度转台(7)转动前后的转角误差。
2.根据权利要求1所述的基于面型基准的转台转角误差检测方法，其特征在于：所述测量设备为三坐标测量机。
CN201810184500.3A 2018-03-07 2018-03-07 基于面型基准的转台转角误差检测方法 Active CN108444433B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810184500.3A CN108444433B (zh) 2018-03-07 2018-03-07 基于面型基准的转台转角误差检测方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810184500.3A CN108444433B (zh) 2018-03-07 2018-03-07 基于面型基准的转台转角误差检测方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108444433A CN108444433A (zh) 2018-08-24
CN108444433B true CN108444433B (zh) 2020-05-19

Family

ID=63193463

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810184500.3A Active CN108444433B (zh) 2018-03-07 2018-03-07 基于面型基准的转台转角误差检测方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108444433B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111795668A (zh) * 2020-06-24 2020-10-20 西安法士特汽车传动有限公司 一种变速器选换挡角度检测方法及装置

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101913103B (zh) * 2010-08-19 2013-05-22 上海理工大学 数控机床回转工作台转角误差测量方法
CN102853850B (zh) * 2012-09-11 2015-07-01 中国兵器工业集团第二一四研究所苏州研发中心 基于单轴转台的三轴mems陀螺旋转积分标定方法
US9772181B2 (en) * 2013-01-09 2017-09-26 Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh Test body for determining rotation errors of a rotating apparatus
CN104634280B (zh) * 2015-02-03 2017-09-12 中国科学院上海光学精密机械研究所 通用水平转台绝对角度和旋转角度的测量方法
CN105423917B (zh) * 2015-12-01 2018-05-29 中国科学院西安光学精密机械研究所 位置敏感探测器定位误差的标定方法
CN105716594B (zh) * 2016-01-29 2018-03-23 中国船舶重工集团公司第七一〇研究所 一种罗盘的平面六点校准方法
CN106441117B (zh) * 2016-09-22 2019-12-20 西安交通大学 基于多站etalon激光跟踪系统的转台误差检测方法
CN107036627B (zh) * 2017-03-30 2020-06-30 中国航空工业集团公司西安飞行自动控制研究所 环形激光测角装置的地速投影分量误差自校准方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN108444433A (zh) 2018-08-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110524309B (zh) 基于四基站激光追踪系统的数控转台几何误差测量方法
CN106441117B (zh) 基于多站etalon激光跟踪系统的转台误差检测方法
WO2012101742A1 (ja) 誤差測定装置及び誤差測定方法
JP2013503380A (ja) 工作機械の校正方法
CN108827149B (zh) 一种基于线激光位移传感器和漫反射量块的转台标定方法
JP2015203567A (ja) 計測システム
CN109732401A (zh) 一种关于五轴数控机床双回转轴位置无关误差的检测方法
CN109253710B (zh) 一种revo测头a轴零位误差标定方法
CN109798855B (zh) 机床的标定方法和系统
CN111673292A (zh) 一种五轴激光加工设备rtcp误差标定补偿方法
CN114012585B (zh) 一种双摆轴式五轴磁流变机床抛光点位置标定方法
CN112325773B (zh) 一种激光位移传感器的光束方向矢量和原点位置标定方法
CN115979118B (zh) 圆柱形零件垂直度误差和误差方位角的测量装置及方法
CN110161965A (zh) 一种大型航天机匣斜孔的在机测量方法
CN111536876B (zh) 一种三偏心蝶阀密封面的在位测量方法
Han et al. A review of geometric error modeling and error detection for CNC machine tool
CN109773589B (zh) 对工件表面进行在线测量和加工导引的方法及装置、设备
CN108287523A (zh) 一种带外支架立式机床几何精度检测方法
CN108444433B (zh) 基于面型基准的转台转角误差检测方法
US10416647B1 (en) Apparatus for determining axes for the computer assisted setup of a machine tool table
CN114253217A (zh) 带有自修正功能的五轴机床rtcp自动标定方法
JP5854661B2 (ja) 形状測定用測定子の校正方法
CN110640546B (zh) 用于大型齿轮在机旁置测量的被测齿轮回转轴线测定方法
Buhmann et al. New positioning procedure for optical probes integrated on ultra-precision diamond turning machines
CN110428471B (zh) 一种针对光学自由曲面子孔径偏折测量的精确自定位方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant