CN114518092A - 双球杆及其误差补偿方法 - Google Patents
双球杆及其误差补偿方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114518092A CN114518092A CN202011308207.7A CN202011308207A CN114518092A CN 114518092 A CN114518092 A CN 114518092A CN 202011308207 A CN202011308207 A CN 202011308207A CN 114518092 A CN114518092 A CN 114518092A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- ball
- double
- dual
- restraint
- cue
- 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.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 39
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 claims description 60
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 3
- 230000000452 restraining effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 41
- 230000036544 posture Effects 0.000 description 14
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 5
- 230000009471 action Effects 0.000 description 4
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 4
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000005381 potential energy Methods 0.000 description 1
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
- G01B21/02—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 length, width, or thickness
- G01B21/04—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 length, width, or thickness by measuring coordinates of points
- G01B21/047—Accessories, e.g. for positioning, for tool-setting, for measuring probes
-
- 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
- G01B21/02—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 length, width, or thickness
- G01B21/04—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 length, width, or thickness by measuring coordinates of points
- G01B21/045—Correction of measurements
-
- 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
- G01B21/16—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 distance of clearance between spaced objects
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- A Measuring Device Byusing Mechanical Method (AREA)
Abstract
本发明提供一种双球杆及其误差补偿方法，该双球杆包含一双球杆本体以及一拘束器，拘束器连接双球杆本体，产生一拘束条件，拘束双球杆本体的自旋，其中，由拘束条件得出双球杆的一自旋角，确定双球杆的测量姿态，以之进行误差的补偿。借此提高测量精度。
Description
技术领域
本发明是有关一种球杆及其误差补偿方法，且尤其是有关一种双球杆及其误差补偿方法。
背景技术
双球杆的二末端有测量球搭配球窝构成的球轴承，并具有位移感测器来测量二末端球轴承球心间的距离(可简称为中心距离)。由于双球轴承无转动拘束，球杆可以对二末端球轴承球心构成的轴线自由转动，而有一不确定的自旋角。双球杆应用于测量空间中二点间的距离时，与水平面间有一夹角，可称的为倾斜角。双球杆的测量姿态由三项因素决定：中心距离、倾斜角及自旋角。
由于双球杆的位移感测器不是完全理想，线性导引元件间有背隙，自重会造成结构挠曲，环境温度变化会造成元件热变形等原因，导致双球杆的测量值与中心距离间不具有简单的线性关系，会出现测量误差。
有业者使用光学尺作为位移感测器，这种双球杆可称为光学尺双球杆，光学尺双球杆包含尺组件及读头组件，读头是固定在读头组件上，光栅尺是固定在尺组件上，尺组件及读头组件上装有导引元件，例如导引杆及衬套，使尺组件及读头组件可以相互导引做线性运动，读头的位移感测信号可以导线或是无线方式送出。在这种光学尺双球杆中，衬套与导引杆间有背隙时会出现测量误差，深究此误差产生的原因，发现衬套与导引杆间的背隙使读头相对光栅尺不再平行，二者间有偏转角，光栅尺上的测量点会因此偏转角而偏移，使读头感测到额外的位移，造成测量误差，此测量误差与读头到光栅尺之间距及偏转角有关，因而可以归类于阿贝误差(Abbe error)。
为了描述上述光学尺双球杆读头相对光栅尺的运动，可以定义一光栅尺坐标是，其以光栅尺尺面的中心线为XS轴，以光栅尺相对读头运动使中心距离增加的方向为正方向，尺面的法线方向为正ZS轴方向，再以右手定则定义出YS轴。在此定义下，读头相对光栅尺坐标是XS轴的转动为翻滚(Roll)，对YS轴的转动为俯仰(Pitch)，对ZS轴的转动为偏摆(Yaw)。
当光学尺双球杆的导引元件例如衬套与导引杆间有背隙时，在重力作用下，尺组件及读头组件会各自以其末端的测量球为转动中心转动，当光学尺双球杆光栅尺的尺面是面向上时，读头相对光栅尺会有对光栅尺坐标是YS轴的俯仰转动，此俯仰转动会使测量点产生变化，造成上述的阿贝误差。光学尺双球杆的抗弯刚性有限，在重力作用下光学尺双球杆会挠曲，此挠曲也会使读头相对光栅尺有俯仰转动，也造成上述的阿贝误差。
光学尺双球杆测量时受到许多外力，包含自身的重量、信号导线的张力、导引杆与衬套间的摩擦力，及二末端测量球与相配球窝间的摩擦力等，这些外力使光学尺双球杆本体产生自旋，此自旋改变读头相对光栅尺的转动关系，自旋角未知时光学尺双球杆的阿贝误差也是未知。
在一应用双球杆的六维运动测量装置中，由于各支光学尺双球杆有未知的自旋角，各支光学尺双球杆的测量姿态难以掌握，各支光学尺双球杆因背隙造成的阿贝误差亦难以掌握，影响六维运动测量装置的测量精度。
请参阅图1，其中图1示出现有的一光学尺双球杆100被放置于一校正板10的一示意图，校正板10为水平放置。光学尺双球杆100可由一读头组件101及一尺组件103组成，读头组件101包含一读头102，尺组件103包含一光栅尺104，二端的测量球分别以PB及PP表示，读头102相对光栅尺104的转动，对Xs轴的转动角为翻滚角A，对Ys轴的转动角是俯仰角B，对Zs轴的转动角是偏摆角C，光栅尺104相对读头102于Xs轴正方向移动时，中心距离变大。
请参阅图2A，其中图2A示出现有的一光学尺双球杆100被置于一校正板10的另一示意图，图2A是前视图，自旋角为0度，且假设二测量球PB及PP间的中心距离为d(未示于图2A)。当光栅尺104的尺面是水平，Zs轴(示出于图1)指向上，定义此时的自旋角为0度，测量值为d1，在此测量姿态下，当光学尺双球杆100的衬套与导引杆间有背隙时，在重力作用下尺组件103及读头组件101会各自对其末端的测量球PP及PB转动，亦即读头102相对光栅尺104有对光栅尺坐标是YS轴(示出于图1)的俯仰转动，其导致读头102相对光栅尺104不再平行，二者间出现俯仰角B1，而如图2A所示。
读头102的光路设计，在读头102与光栅尺104的尺面平行时，从读头102射出的光，与从光栅尺104表面反射回来的光所构成的平面是与光栅尺104表面垂直，故当读头102相对光栅尺104尺面不平行，二者间有俯仰角B1时，射出光与反射光所构成的平面与光栅尺表面不再垂直而有俯仰角B1，测量点会在光栅尺坐标是的XS轴(示出于图1)上偏移，读头102感测到此额外的偏移，造成测量误差e，此测量误差e的大小是由读头102与光栅尺104表面间的距离及俯仰角B1决定，因而是属于阿贝误差的一种。
请参阅图2B，其中图2B示出现有的一光学尺双球杆100被置于一校正板10的又一示意图，图2B与图2A是同一支光学尺双球杆100，此时光学尺双球杆100转动-90度，亦即光学尺双球杆100的自旋角为-90度，光栅尺104的尺面由水平转到垂直，此时二球座中心间的中心距离d(未示于图2B)没有改变，但是光学尺双球杆100的测量姿态改变，自旋角为-90度。由于背隙及重力作用，此时读头组件101相对尺组件103有偏摆角C1，此偏摆角C1造成测量点于光栅尺104尺面的侧向偏移，可以发现光学尺双球杆100有新的测量值d2，且d1>d2。
在光学尺双球杆100自旋角为-90度时，在重力作用下，导引杆及衬套间的背隙使读头102相对光栅尺104产生偏摆(Yaw)转动，亦即对ZS轴(示出于图1)转动，有偏摆角C1，此时光栅尺104上的测量点主要是在光栅尺的YS轴(示出于图1)方向，而不是在光栅尺的XS轴方向或是测量方向移动，几乎不会造成测量值变化，因而在此测量姿态下，亦即自旋角是-90度时，读头102不会读出额外的测量误差，测量值d2中无阿贝误差。
此时令d*＝d1–d2，阿贝误差即为d*，这也是背隙造成的最大阿贝误差，而当自旋角由0度变化到-90度时，阿贝误差由最大逐渐减小至零。自旋角已知时，阿贝误差可以由最大阿贝误差及自旋角算出。注意的是，自旋角是0度时，相同的背隙在不同的中心距离时会造成不同的俯仰角，相应的最大阿贝误差亦不相同。
请参阅图3，其中，图3示出现有的一光学尺双球杆100用于三维空间中二点间距离测量的测量姿态示意图。在一参考坐标是中(具有XR轴、YR轴及ZR轴)有二测量球PB及PP，测量球PB与PP间的中心距离为d，光学尺双球杆100与水平面间的倾斜角为α，自旋角为γ，光栅尺法线向量为ns，测量姿态由中心距离d、倾斜角α及自旋角γ决定。由于测量球PB与PP是被吸附于图中未显示出的磁性球窝中，无额外的拘束设计，光学尺双球杆100可以自旋，自旋角γ为未知，因而光学尺双球杆100的测量姿态为未知，背隙造成的阿贝误差也不能确定。
有鉴于此，如何取得自旋角以消除测量值中因背隙造成的阿贝误差及其他误差，遂成相关业者努力的目标。
发明内容
本发明的一实施方式提供一种双球杆，其包含一双球杆本体以及一拘束器，拘束器与双球杆本体连接，以产生一拘束条件，拘束双球杆本体的自旋，其中，可以由拘束条件得出双球杆的自旋角。
因此，在得知双球杆的自旋角后，可进行阿贝误差及其他误差的补偿，提高测量的精准度。
依据前述的双球杆的一实施例，其中，拘束器可包含一从拘束件以及一主拘束件，从拘束件固定在双球杆本体的一末端，与双球杆本体一同运动；主拘束件对应从拘束件，且独立于双球杆本体外，其中，主拘束件与从拘束件以一形状契合构成拘束条件。
依据前述的双球杆的一实施例，其中，从拘束件可是双球杆上的一杆或一信号导线，该主拘束件有一间隙，以间隙构成形状契合，限制从拘束件在间隙内运动。
依据前述的双球杆的一实施例，其中，以另外二杆或二板构成间隙。
依据前述的双球杆的一实施例，其中，从拘束件有一圆球，主拘束件有有二板构成的一拘束轨道，以拘束轨道构成形状契合，限制圆球在一轨道中心上运动。
依据前述的双球杆的一实施例，其中，轨道中心可是一圆弧。
依据前述的双球杆的一实施例，其中，拘束器可包含一弹簧座以及一回复弹簧，弹簧座固定在双球杆本体外，回复弹簧包含一起点及一终点，于起点连接双球杆本体，于终点被固定于弹簧座，其中，回复弹簧以一力平衡状态构成拘束条件。
依据前述的双球杆的一实施例，其中，以双球杆一读头的一信号导线做为回复弹簧。
依据前述的双球杆的一实施例，其中，回复弹簧于一起始方向离开起点，于一结束方向进入终点，在起点及终点间的回复弹簧被圈成一弧形。
依据前述的双球杆的一实施例，其中，起始方向是垂直于双球杆一光栅尺的尺面。
依据前述的双球杆的一实施例，其中，前述双球杆可为一无线双球杆。
依据前述的双球杆的一实施例，其中，前述双球杆可被应用于一六维运动测量装置中。
本发明的另一实施方式提供一种双球杆误差补偿方法，其应用于具有一拘束器的一双球杆且包含一数据取得步骤以及一补偿步骤，于数据取得步骤中，得出双球杆的一自旋角，及双球杆的一实际测量姿态；于补偿步骤中，由一已知测量姿态下的一误差补偿表或一误差补偿数据，得出实际测量姿态下的一误差，并加以补偿。
依据前述的双球杆误差补偿方法的一实施例，其中，自旋角是由一拘束条件计算得出或是由一表格数据查表得出。
依据前述的双球杆误差补偿方法的一实施例，其中，前述双球杆误差补偿方法可应用于一六维运动测量装置。
附图说明
图1示出现有的一光学尺双球杆被放置于一校正板的一示意图；
图2A示出现有的一光学尺双球杆被置于一校正板的另一示意图；
图2B示出现有的一光学尺双球杆被置于一校正板的又一示意图；
图3示出现有的一光学尺双球杆用于三维空间中二点间距离测量的测量姿态示意图；
图4示出依照本发明的第一实施例的一种双球杆的示意图；
图5示出依照本发明的第二实施例的双球杆应用于一六维运动测量装置的示意图；
图6示出依照本发明的第三实施例的双球杆应用于一六维运动测量装置的另一示意图；以及
图7示出依照本发明第四实施例的一种双球杆误差补偿方法的示意图。
附图标记说明：
10：校正板
100：光学尺双球杆
101：读头组件
102：读头
103：尺组件
104：光栅尺
200：双球杆误差补偿方法
300：双球杆
301：读头组件
303：尺组件
370：双球杆本体
380：拘束器
500：六维运动测量装置
510：上平板
550：下平板
551,552,553,554,555,556：磁性球窝
600：拘束器
601,602,603,604,605,606：双球杆
611,612,615,616：信号导线
621,622,625,626：方向块
631,632,635,636：固定座
710,730：拘束器
711,731：主拘束件
712,713,714,715,732,733,734,735：圆弧板
810,820,850,860：圆球
A：翻滚角
B,B1：俯仰角
C,C1：偏摆角
CA,CB：中心
CC：球心
d：中心距离
e：测量误差
g：圆弧
ns：光栅尺法线向量
PB,PP：测量球
PC：圆球
S01：数据取得步骤
S02：补偿步骤
Xs,Ys,Zs,XR,YR,ZR：轴
α：倾斜角
γ：自旋角
具体实施方式
本发明提供一种双球杆，通过额外的设计手段，掌握双球杆的自旋角及测量姿态，使双球杆的测量误差得以准确补偿。
为消除双球杆因背隙造成的阿贝误差及其他误差，在一发明的双球杆中，设置有拘束器，拘束器提供一拘束条件，拘束双球杆本体的自旋，可以由拘束条件得出双球杆的自旋角。在一发明实施例中，拘束器包含一固定在双球杆本体一末端的从拘束件，及一固定在双球杆本体外的主拘束件，从拘束件与双球杆本体一同运动，主拘束件有一形状，对配合的从拘束件构成一拘束条件。安装在二球座间的双球杆本体受外力本来可以自由自旋，造成未知的自旋角，但拘束器提供的拘束条件拘束双球杆本体的自旋，使双球杆的自旋角可以由拘束条件得出，并确定双球杆的实际测量姿态，以进行阿贝误差及其他误差例如几何误差的补偿。
主拘束件及从拘束件间可使用一形状契合达到拘束目的，由从拘束件被主拘束件拘束的位置可以计算得出双球杆的自旋角。从拘束件可以包含一圆球或一杆，或是使用读头的信号导线，固定在双球杆本体上，有指定的几何特征，例如设置在双球杆的光栅尺坐标是XS轴与ZS轴平面上特定的位置及特定方向。主拘束件是固定在双球杆本体外，有至少一元件，其形状与从拘束件至少一元件相互契合，例如主拘束件有一间隙，可以由二杆或板构成，限制从拘束件圆球或是杆在此间隙内运动，进而限制双球杆的自旋。
在一发明实施例中，从拘束件有一连接于双球杆本体一末端的圆球，此圆球被主拘束件限制在一活动球面上的一轨道中心上运动。在一发明实施例中，轨道中心是一圆弧，由一拘束平面与上述活动球面的交点构成。
在另一发明实施例中，双球杆的拘束器包含一回复弹簧及一弹簧座，弹簧座是固定在双球杆本体外，回复弹簧的一端是固定在双球杆本体上，形成一起点，另一端是固定在弹簧座上，形成一终点，起点及终点间的回复弹簧有一力平衡状态，构成一拘束条件，决定双球杆的自旋角，在双球杆本体自旋时，回复弹簧偏离力平衡状态而产生一回复力，迫使双球杆回到力平衡状态下。
在一发明实施例中，使用双球杆读头的信号导线做为回复弹簧，此信号导线于一起点，于光栅尺尺面的垂直方向离开双球杆本体，另外，信号导线于一终点，于一特定方向被固定在一弹簧座上，在起点及终点间的信号导线被圈成一弧形，有一力平衡状态，拘束双球杆本体的自旋，使双球杆有一稳定的自旋角。在另一发明实施例中，双球杆为一无线双球杆，位移测量信号是以无线方式传送，此时可以额外设置至少一回复弹簧，连接双球杆本体及至少一弹簧座。
通过拘束器拘束双球杆本体的自旋，可以由拘束条件得出双球杆的自旋角及测量姿态，为消除双球杆在不同测量姿态下因背隙造成的阿贝误差及几何误差，本发明中也包含一种双球杆误差的补偿方法，预先建立双球杆在已知测量姿态下的误差数据，例如误差补偿表(look-up table)或是补偿数据，测量时得出双球杆的自旋角及实际测量姿态，得出双球杆于此实际测量姿态下的误差，并进行补偿。
在一发明实施例中，双球杆的自旋角可以是直接由形或是力拘束条件计算得出，这需要计算时间，或是间接由预先准备的表格数据查表得出，以节省时间。
在一发明实施例中，本发明的双球杆被应用于六维运动测量装置中，其包含一上平板及一下平板，六支双球杆连接此上平板及下平板，由于各支双球杆的阿贝误差及几何误差被补偿消除，此双球杆平行机构测量装置有极高的测量精度。
在一发明实施例中，从拘束件是连接于双球杆本体一末端的一圆球，此时以双球杆本体同一末端球轴承中心为球中心，圆球的球心与该球轴承中心的距离为半径，可定义出一球面，本说明书中称的为活动球面。在一发明实施例中，主拘束件有二板，二板间有一中心圆弧，是活动球面与一拘束用平面相交的圆弧，此二板构成一拘束轨道及一轨道中心，从圆球的侧面限制圆球在此轨道中心上运动。主拘束件的拘束轨道也可以有其他形状，例如是一中空件，圆球被拘束在中空部位内运动。
请参阅图4，其中图4示出依照本发明的第一实施例的一种双球杆300的示意图，双球杆300包含双球杆本体370及拘束器380，双球杆本体370由尺组件303及读头组件301构成，拘束器380可包含一从拘束件，其为固定在双球杆本体370上的一圆球PC。仔细而言，双球杆300的读头组件301上的一圆球PC，球心为CC，以双球杆本体370末端的测量球PB的中心CB为球心，球心CC在一活动球面上运动，活动球面的半径是CBCC，其为圆球PC不受拘束时的活动空间。为了拘束双球杆本体370的自旋，拘束器380可包含一主拘束件，其固定在双球杆本体370外，以主拘束件定义出一通过参考坐标是(XR轴、YR轴及ZR轴)原点及测量球PB的中心CB的一垂直拘束平面，球心CC的活动球面与此拘束平面相交得出一圆弧g，以此圆弧g为拘束轨道中心，CBCC方向即为光栅尺法线向量ns，从拘束件(即圆球PC)的球心CC被拘束在圆弧g上运动。此实施例中，由拘束条件解自旋角的方法是，以测量球PP、PB的中心CA、CB为旋转轴，旋转双球杆本体370至一角度，使球心CC与圆弧g相交或是落在拘束平面上，即可得出双球杆300的自旋角。仔细而言，已知拘束器380的圆弧g的方程式，当测量球PP、PB的中心CA、CB移至一测量位置时，可定义出双球杆300的旋转轴，及球心CC相对旋转轴的转动弧线方程式，由于球心CC同时满足上述二方程式，即，其为上述二方程式的交点，而可通过二方程式求得球心CC位置及双球杆300的自旋角。本实施例中轨道中心是一圆弧，轨道中心也可以有其他形状的曲线，但是都在活动球面上。
请参阅图4，上述实施例中拘束件的圆球PC在轨道中心上除了限制双球杆本体370的自旋，但不限制双球杆本体370的其他二转动自由度，以此原理也可以设计出其从拘束件及主拘束件，例如从拘束件是固定在双球杆本体370上的一圆杆，而主拘束件是双球杆本体370外的一机构，例如一垂直圆杆及一具多自由度的接头，圆杆相对此机构的运动受拘束，使双球杆300不能自旋。
请参阅图5，其中图5示出依照本发明的第二实施例的双球杆601、602、603、604、605、606应用于一六维运动测量装置500的示意图，为了附图简洁，仅示出拘束器710及730，然应知拘束器710、730的数量为三，且拘束器710及730为形拘束器。此六维运动测量装置500包含上平板510及下平板550，六支双球杆601-606连接上平板510及下平板550上的六个磁性球窝551、552、553、554、555、556，其中上平板510上的磁性球窝因角度关系未示出，双球杆601-606的双球杆本体一末端分别固定有从拘束件，即圆球810、820、850、860，约是在双球杆601-606各尺面的法线方向向外延伸一距离，下平板550上固定有三主拘束件711、731，主拘束件711上固定有四片圆弧板712、713、714、715，二圆弧板712、713构成一主拘束件，二圆弧板712、713的轨道中心即是圆球810的活动球面与一拘束平面相交的圆弧(如图4中圆弧g)，圆球810被圆弧板712、713限制在此轨道中心上运动，主拘束件的拘束平面的定义与图4中的叙述说明相同。二圆弧板714、715构成另一主拘束件，圆球820在其轨道中心运动；同样，二圆弧板732、733构成一主拘束件，限制圆球850在其轨道中心运动；二圆弧板734、735构成另一主拘束件，限制圆球860在其轨道中心运动。
请参阅图6，其中图6示出依照本发明的第三实施例的双球杆601、602、605、606应用于一六维运动测量装置的另一示意图，双球杆601、602、605、606的数量为六，而因视角关系，于图6中仅标示出双球杆601、602、605、606。拘束器600为力拘束器，且拘束器600的回复弹簧是使用双球杆601、602、605、606位移测量读头所用的信号导线(图6中仅标示出信号导线611、612、615、616)，对应信号导线611的弹簧座(未标号)包含一方向块621及一固定座631。如图6所示，信号导线611是于光栅尺尺面的法线方向离开双球杆601的双球杆本体，离开的方向约是下平板坐标是原点到施力点的方向，然后被方向块621及一固定座631圈成弧形，进入方向块621的方向与离开双球杆601的方向约是平行但是反向相反，此形状下的信号导线611有一最低位能，构成力拘束条件，双球杆601的双球杆本体在施力点产生回复力，此力拘束条件的好处是，双球杆601的双球杆本体二末端测量球不受额外的力。其他的双球杆602、605、606也是以相同方式配置，以信号导线611、612、615、616圈成弧形构成回复弹簧，而方向块622、625、626及固定座632、635、636的细节不再描述。
请参阅图7，其中图7示出依照本发明第四实施例的一种双球杆误差补偿方法200的示意图。双球杆误差补偿方法200包含一数据取得步骤S01以及一补偿步骤S02。于数据取得步骤S01中，得出双球杆的一自旋角，及双球杆的一实际测量姿态；于补偿步骤S02中，由一已知测量姿态下的一误差补偿表或一误差补偿数据，得出实际测量姿态下的一误差，并加以补偿。因此，可预先建立双球杆在已知自旋角及测量姿态下的误差数据，例如误差补偿表(look-up table)或是阿贝误差补偿数据，测量时由双球杆的拘束器所提供的拘束条件，以计算或查表得出双球杆的自旋角及实际测量姿态，包含实际中心距离、自旋角及倾斜角，得出双球杆于实际测量姿态下的误差，并进行补偿。
以上说明了一种用于三维空间中二点间距离测量的双球杆，其可以针对阿贝误差及几何误差进行补正，其中，双球杆通过拘束器，使双球杆有确定的自旋角及测量姿态，专业人员可以依本发明提出的设计与方法做出其他消除双球杆阿贝误差的设计，但都包含在以上公开的发明方法或原理内，形拘束器的从拘束件及主拘束件可以有其他形状或机构设计，以限制双球杆的自旋，力拘束器也可以例如使用多个弹簧座及多个回复弹簧，回复弹簧可以是其他实体构成。双球杆可以使用光学尺作为位移测量装置，也可以使用其他位移测量装置。
虽然本发明已以实施方式公开如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内，当可作各种的变动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。
Claims (15)
1.一种双球杆，其特征在于，包含：
一双球杆本体；以及
一拘束器，与该双球杆本体相连接，以产生一拘束条件，拘束该双球杆本体的自旋；
其中，由该拘束条件得出该双球杆的一自旋角。
2.如权利要求1所述的双球杆，其特征在于，该拘束器包含：
一从拘束件，固定在该双球杆本体的一末端，与该双球杆本体一同运动；以及
一主拘束件，对应该从拘束件，且独立于该双球杆本体外；
其中，该主拘束件与该从拘束件以一形状契合构成该拘束条件。
3.如权利要求2所述的双球杆，其特征在于，该从拘束件是该双球杆上的一杆或一信号导线，该主拘束件有一间隙，以该间隙构成该形状契合，限制该从拘束件在该间隙内运动。
4.如权利要求3所述的双球杆，其特征在于，以另外二杆或二板构成该间隙。
5.如权利要求2所述的双球杆，其特征在于，该从拘束件有一圆球，该主拘束件有二板构成一拘束轨道，以该拘束轨道构成该形状契合，限制该圆球在一轨道中心上运动。
6.如权利要求5所述的双球杆，其特征在于，该轨道中心是一圆弧。
7.如权利要求1所述的双球杆，其特征在于，该拘束器包含：
一弹簧座，固定在该双球杆本体外；以及
一回复弹簧，包含一起点及一终点，于该起点连接该双球杆本体，于该终点被固定于该弹簧座；
其中，该回复弹簧以一力平衡状态构成该拘束条件。
8.如权利要求7所述的双球杆，其特征在于，以该双球杆一读头的一信号导线做为该回复弹簧。
9.如权利要求7所述的双球杆，其特征在于，该回复弹簧于一起始方向离开该起点，于一结束方向进入该终点，在该起点及该终点间的该回复弹簧被圈成一弧形。
10.如权利要求9所述的双球杆，其特征在于，该起始方向垂直于该双球杆一光栅尺的尺面。
11.如权利要求1所述的双球杆，其特征在于，该双球杆为一无线双球杆。
12.如权利要求1所述的双球杆，其特征在于，该双球杆被应用于一六维运动测量装置中。
13.一种双球杆误差补偿方法，应用于具有一拘束器的一双球杆，其特征在于，包含：
一数据取得步骤，得出该双球杆的一自旋角，及该双球杆的一实际测量姿态；以及
一补偿步骤，由一已知测量姿态下的一误差补偿表或一误差补偿数据，得出该实际测量姿态下的一误差，并加以补偿。
14.如权利要求13所述的双球杆误差补偿方法，其特征在于，该自旋角是由一拘束条件计算得出或是由一表格数据查表得出。
15.如权利要求13所述的双球杆误差补偿方法，其特征在于，该双球杆姿态误差补偿方法应用于一六维运动测量装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011308207.7A CN114518092A (zh) | 2020-11-20 | 2020-11-20 | 双球杆及其误差补偿方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011308207.7A CN114518092A (zh) | 2020-11-20 | 2020-11-20 | 双球杆及其误差补偿方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114518092A true CN114518092A (zh) | 2022-05-20 |
Family
ID=81594353
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202011308207.7A Pending CN114518092A (zh) | 2020-11-20 | 2020-11-20 | 双球杆及其误差补偿方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114518092A (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009012083A (ja) * | 2007-06-29 | 2009-01-22 | Yoshiaki Kakino | 工作機械の運動誤差測定方法及び運動誤差測定装置 |
| KR20090037803A (ko) * | 2007-10-12 | 2009-04-16 | 후지쯔 가부시끼가이샤 | 헤드 슬라이더 |
| DE102010019656A1 (de) * | 2010-05-03 | 2011-11-03 | Etalon Ag | Messgerät |
| US20170153102A1 (en) * | 2015-12-01 | 2017-06-01 | National Tsing Hua University | Double ball-bar measuring system and errors compensation method thereof |
| US20200240778A1 (en) * | 2019-01-28 | 2020-07-30 | Lei & So Co., Ltd. | Motion measurement method and motion measurement system |
-
2020
- 2020-11-20 CN CN202011308207.7A patent/CN114518092A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009012083A (ja) * | 2007-06-29 | 2009-01-22 | Yoshiaki Kakino | 工作機械の運動誤差測定方法及び運動誤差測定装置 |
| KR20090037803A (ko) * | 2007-10-12 | 2009-04-16 | 후지쯔 가부시끼가이샤 | 헤드 슬라이더 |
| DE102010019656A1 (de) * | 2010-05-03 | 2011-11-03 | Etalon Ag | Messgerät |
| US20170153102A1 (en) * | 2015-12-01 | 2017-06-01 | National Tsing Hua University | Double ball-bar measuring system and errors compensation method thereof |
| CN106885511A (zh) * | 2015-12-01 | 2017-06-23 | 雷卫台 | 应用于量测的双球杆系统及其误差补偿方法 |
| US20200240778A1 (en) * | 2019-01-28 | 2020-07-30 | Lei & So Co., Ltd. | Motion measurement method and motion measurement system |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110500978B (zh) | 点激光传感器的光束方向矢量和零点位置在线标定方法 | |
| JP3001989B2 (ja) | 座標測定装置の修正方法及び座標測定装置 | |
| CN101253383B (zh) | 坐标测量机 | |
| US6860637B2 (en) | Bearing arrangement | |
| CN109746920B (zh) | 一种基于两步法的工业机器人几何参数误差标定方法 | |
| CN106885511B (zh) | 应用于量测的双球杆系统及其误差补偿方法 | |
| US10514393B2 (en) | Gimbal assembly test system and method | |
| JP5612386B2 (ja) | 形状測定装置 | |
| CN101272887A (zh) | 用于测量和/或校准空间物体位置的方法和设备 | |
| CN108393929A (zh) | 一种机械手臂位置精度测量装置及方法 | |
| CN102261900A (zh) | 测量系统 | |
| US10429167B2 (en) | Coordinate correction method and coordinate measuring machine | |
| CN111207902B (zh) | 一种风洞天平单矢量多元校准加载套安装数据初始化方法 | |
| JP3679472B2 (ja) | ２つの回転軸を有する座標測定装置の校正方法 | |
| CN109964098A (zh) | 坐标定位设备以及操作方法 | |
| EP1491287A1 (en) | Self-centring sensing device | |
| CN111811396A (zh) | 一种基于平面约束的多边法激光跟踪三维坐标测量方法 | |
| CN114518092A (zh) | 双球杆及其误差补偿方法 | |
| TWI774134B (zh) | 雙球桿及其誤差補償方法 | |
| JPH0127364B2 (zh) | ||
| CN115674271A (zh) | 一种基于多工位测量的机器人标定方法 | |
| TWI759970B (zh) | 光學尺球桿及其量測值處理方法 | |
| CN114518068A (zh) | 双读头光学尺球杆及其测量值处理方法 | |
| KR102047098B1 (ko) | 이동형 가공기의 기하학적 에러 보상 방법 및 이를 수행하는 이동형 가공기 | |
| CN115503022A (zh) | 一种基于多工位测量的机器人测量构型确定方法 |
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 |