TWI509218B - 三座標測量機三軸垂直度誤差補償系統及方法 - Google Patents

三座標測量機三軸垂直度誤差補償系統及方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI509218B
TWI509218B TW100144293A TW100144293A TWI509218B TW I509218 B TWI509218 B TW I509218B TW 100144293 A TW100144293 A TW 100144293A TW 100144293 A TW100144293 A TW 100144293A TW I509218 B TWI509218 B TW I509218B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
coordinate
axis
measuring machine
error compensation
error
Prior art date
Application number
TW100144293A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201321716A (zh
Inventor
Chih Kuang Chang
Hua-Wei Yang
Min-Jun Huang
Original Assignee
Hon Hai Prec Ind Co Ltd
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 Hon Hai Prec Ind Co Ltd filed Critical Hon Hai Prec Ind Co Ltd
Publication of TW201321716A publication Critical patent/TW201321716A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI509218B publication Critical patent/TWI509218B/zh

Links

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
    • G01B21/045—Correction of measurements

Landscapes

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

Description

三座標測量機三軸垂直度誤差補償系統及方法
本發明涉及三座標測量機的誤差補償技術，尤其涉及一種三座標測量機三軸垂直度誤差補償系統及方法。
三座標測量機由於其測量精度高而被廣泛的應用於機械製造過程中。但是，在實際的機械製造過程中，測量精度也難以滿足需求，例如，三座標測量機的三軸不能做到完全垂直。因此，在測量過程中往往需要借助其他測量設備加以檢測，並進行精度補償。以往在對測量機的三軸的垂直度進行補償時，大多採用手動操作的方法，操作過程複雜，時間長，人為誤差大，影響生產速度和精度。
鑒於以上內容，有必要提供一種三座標測量機三軸垂直度誤差補償系統，該系統包括：資料採集模組，用於控制一個資料採集裝置的檢測頭依次在三座標測量機的X、Y以及Z座標軸上移動，並透過該資料採集裝置記錄下每次移動後該檢測頭所在點的位置座標，以採集到該檢測頭分別在X、Y以及Z座標軸上移動的座標點序列{Xn}、{Yn}以及{Zn}；計算模組，用於所述座標點序列{Xn} 、{Yn}以及{Zn}計算出三座標測量機的X座標軸與Y座標軸的垂直度誤差axy、X座標軸與Z座標軸的垂直度誤差axz以及Y座標軸與Z座標軸的垂直度誤差ayz；及誤差補償模組，用於將上述計算出的垂直度誤差axy、axz、以及ayz作為三座標測量機的垂直度誤差補償參數儲存在一個預定的誤差補償檔案內，並對該誤差補償檔案進行加密處理，生成三座標測量機的垂直度誤差補償檔案。
還有必要提供一種三座標測量機三軸垂直度誤差補償方法，該方法包括：資料採集步驟，控制一個資料採集裝置的檢測頭依次在三座標測量機的X、Y以及Z座標軸上移動，並透過該資料採集裝置記錄下每次移動後該檢測頭所在點的位置座標，以採集到該檢測頭分別在X、Y以及Z座標軸上移動的座標點序列{Xn}、{Yn}以及{Zn}；計算步驟，根據所述座標點序列{Xn}、{Yn}以及{Zn}計算出三座標測量機的X座標軸與Y座標軸的垂直度誤差axy、X座標軸與Z座標軸的垂直度誤差axz以及Y座標軸與Z座標軸的垂直度誤差ayz；誤差補償步驟，將上述計算出的垂直度誤差axy、axz、以及ayz作為三座標測量機的垂直度誤差補償參數儲存在一個預定的誤差補償檔案內，並對該誤差補償檔案進行加密處理，生成三座標測量機的垂直度誤差補償檔案。
相較於習知技術，本發明三座標測量機三軸垂直度誤差補償系統及方法可校核三座標測量機三軸間的垂直度誤差，以對三軸間的垂直度進行有效的補償，彌補機台在三維空間上的測量精度，節省了人力成本並提高了設備的生產效率。
1‧‧‧電腦
10‧‧‧垂直度誤差補償系統
11‧‧‧儲存設備
12‧‧‧處理器
101‧‧‧資料採集模組
102‧‧‧計算模組
103‧‧‧誤差補償模組
2‧‧‧三座標測量機
3‧‧‧資料採集裝置
圖1係為本發明三座標測量機三軸垂直度誤差補償系統較佳實施 例的運行環境示意圖。
圖2係為本發明較佳實施例中計算三座標測量機三軸間垂直度誤差的示意圖。
圖3係為本發明三座標測量機三軸垂直度誤差補償方法較佳實施例的流程圖。
如圖1所示，是本發明三座標測量機三軸垂直度誤差補償系統較佳實施例的運行環境示意圖。該三座標測量機三軸垂直度誤差補償系統10(以下簡稱為“垂直度誤差補償系統10”)應用於電腦1中。該電腦1透過串列埠與三座標測量機2以及一個資料採集裝置3通訊。
所述垂直度誤差補償系統10包括資料採集模組101、計算模組102以及誤差補償模組103。在本實施例中，該垂直度誤差補償系統10可儲存在電腦1的儲存設備11中，並由電腦1的處理器12控制該垂直度誤差補償系統10的執行。
所述資料採集模組101用於控制所述資料採集裝置3的檢測頭依次在三座標測量機2的X、Y以及Z座標軸上移動，並透過該資料採集裝置3記錄下每次移動後該檢測頭所在點的位置座標，以採集到該檢測頭分別在X、Y以及Z座標軸上移動的座標點序列{Xn}、{Yn}以及{Zn}。
具體地，檢測頭的移動方式可以是從三座標測量機2的X、Y以及Z座標軸上預設的起點向預設的終點每隔一定距離(例如10mm)移動一次，每移動一次，資料採集裝置3即記錄一次檢測頭所在點 的位置座標，從而得到該檢測頭分別在X、Y以及Z座標軸上移動的座標點序列{Xn}、{Yn}以及{Zn}。所述座標點序列包括檢測頭在每個座標軸上移動之後所採集到的n個座標點，例如序列{Xn}包括座標點(x1，y1，z1)、(x2，y2，z2)，…，(xn，yn，zn)。同理，序列{Yn}和{Zn}包括檢測頭分別在Y座標軸以及Z座標軸上移動時所採集到的n個座標點。
在本實施例中，所述資料採集裝置3可以是電子測微儀，如Millimar C1280。此外，該資料採集裝置3可以透過一個電子杠桿表被固定在三座標測量機2的任意一個座標軸上，然後透過在相應座標軸上移動的方式進行資料採集。
所述計算模組102用於根據所述座標點序列{Xn}、{Yn}以及{Zn}計算出三座標測量機2的X座標軸與Y座標軸的垂直度誤差axy、X座標軸與Z座標軸的垂直度誤差axz以及Y座標軸與Z座標軸的垂直度誤差ayz。具體地，該計算模組102透過以下步驟計算上述垂直度誤差axy、axz以及ayz。
首先，計算模組102根據所述座標點序列{Xn}、{Yn}以及{Zn}計算出三座標測量機2分別在X、Y以及Z座標軸方向上的直線度偏差曲線，例如圖2中的Cx、Cy以及Cz。所述直線度偏差曲線Cx、Cy以及Cz分別由所述座標點序列{Xn}、{Yn}以及{Zn}中所包含的座標點組成。
然後，計算模組102分別計算出所述直線度偏差曲線Cx、Cy以及Cz的平均軸線Lx、Ly以及Lz。其中，所述平均軸線是指直線度偏差曲線上的所有座標點在X、Y以及Z座標軸上的平均座標值所對應的點(，，)與原點(0，0，0)所組成的直線。例 如，針對所述Lx，是指直線度偏差曲線Cx上的所有座標點(座標點序列{Xn}中的座標點)的平均座標值所對應的點(，，)與原點(0，0，0)所組成的直線，其中，
最後，計算模組102計算出平均軸線Lx與Ly的夾角βxy、Lx與Lz的夾角βxz以及Ly與Lz的夾角βyz，其中，βxy、βxz以及βyz與90度的差值分別代表三座標測量機2的X座標軸與Y座標軸的垂直度誤差axy、X座標軸與Z座標軸的垂直度誤差axz以及Y座標軸與Z座標軸的垂直度誤差ayz。例如圖2所示，Lx和Ly分別代表直線度偏差曲線Cx以及Cy的平均軸線，βxy即為平均軸線Lx與Ly的夾角，βyz即為平均軸線Ly與Lz的夾角。若所述βxy、βxz以及βyz越接近於90度，則表示三座標測量機2三座標軸間的垂直度誤差越小。
所述誤差補償模組103用於將上述計算出的垂直度誤差axy、axz、以及ayz作為三座標測量機2的垂直度誤差補償參數儲存在一個預定的誤差補償檔案內，並對該誤差補償檔案進行加密處理，生成三座標測量機2的垂直度誤差補償檔案。當三座標測量機2對三維空間某一位置進行量測時，該誤差補償模組103可對該誤差補償檔案進行解密處理，然後讀取該誤差補償檔案內的垂直度誤差補償參數，對三座標測量機2在工作時的垂直度進行補償，使得三座標測量機2能精確的定位到需要量測的位置。
如圖3所示，係本發明三座標測量機三軸垂直度誤差補償方法較佳實施例的流程圖。
步驟S01，所述資料採集模組101控制所述資料採集裝置3的檢測頭依次在三座標測量機2的X、Y以及Z座標軸上移動，並透過該資料採集裝置3記錄下每次移動後該檢測頭所在點的位置座標，以採集到該檢測頭分別在X、Y以及Z座標軸上移動的座標點序列{Xn}、{Yn}以及{Zn}。
步驟S02，所述計算模組102根據所述座標點序列{Xn}、{Yn}以及{Zn}計算出三座標測量機2的X座標軸與Y座標軸的垂直度誤差axy、X座標軸與Z座標軸的垂直度誤差axz以及Y座標軸與Z座標軸的垂直度誤差ayz。計算垂直度誤差axy、axz以及ayz的方法參見上述對計算模組102的詳細描述。
步驟S03，所述誤差補償模組103將上述計算出的垂直度誤差axy、axz、以及ayz作為三座標測量機2的垂直度誤差補償參數儲存在一個預定的誤差補償檔案內，並對該誤差補償檔案進行加密處理，生成三座標測量機2的垂直度誤差補償檔案。
步驟S04，當三座標測量機2對三維空間中某一位置進行量測時，該誤差補償模組103對該誤差補償檔案進行解密處理，然後讀取該誤差補償檔案內的垂直度誤差補償參數，對三座標測量機2在工作時的垂直度進行補償，使得三座標測量機2能精確的定位到需要量測的位置。
綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，本發明之範圍並不以上 述實施例為限，舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。
1‧‧‧電腦
10‧‧‧垂直度誤差補償系統
11‧‧‧儲存設備
12‧‧‧處理器
101‧‧‧資料採集模組
102‧‧‧計算模組
103‧‧‧誤差補償模組
2‧‧‧三座標測量機
3‧‧‧資料採集裝置

Claims (8)

  1. 一種三座標測量機三軸垂直度誤差補償方法，該方法包括：資料採集步驟，控制一個資料採集裝置的檢測頭依次在三座標測量機的X、Y以及Z座標軸上移動，並透過該資料採集裝置記錄下每次移動後該檢測頭所在點的位置座標，以採集到該檢測頭分別在X、Y以及Z座標軸上移動的座標點序列{Xn}、{Yn}以及{Zn}；計算步驟，根據所述座標點序列{Xn}、{Yn}以及{Zn}計算出三座標測量機的X座標軸與Y座標軸的垂直度誤差axy、X座標軸與Z座標軸的垂直度誤差axz以及Y座標軸與Z座標軸的垂直度誤差ayz；及誤差補償步驟，將上述計算出的垂直度誤差axy、axz、以及ayz作為三座標測量機的垂直度誤差補償參數儲存在一個預定的誤差補償檔案內，並對該誤差補償檔案進行加密處理，生成三座標測量機的垂直度誤差補償檔案。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的三座標測量機三軸垂直度誤差補償方法，所述誤差補償步驟還包括：當三座標測量機對三維空間中某一位置進行量測時，對所述誤差補償檔案進行解密處理，然後讀取該誤差補償檔案內的垂直度誤差補償參數，對三座標測量機在工作時的垂直度進行補償，使得三座標測量機能精確的定位到需要量測的位置。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的三座標測量機三軸垂直度誤差補償方法，所述計算步驟包括：根據所述座標點序列{Xn}、{Yn}以及{Zn}計算出三座標測量機分別在X、Y以及Z座標軸方向上的直線度偏差曲線Cx、Cy以及Cz，所述直線度偏 差曲線Cx、Cy以及Cz分別由所述座標點序列{Xn}、{Yn}以及{Zn}中所包含的座標點組成；計算所述直線度偏差曲線Cx、Cy以及Cz的平均軸線Lx、Ly以及Lz；及計算平均軸線Lx與Ly的夾角βxy、Lx與Lz的夾角βxz以及Ly與Lz的夾角βyz，其中，βxy、βxz以及βyz與90度的差值分別代表三座標測量機的X座標軸與Y座標軸的垂直度誤差axy、X座標軸與Z座標軸的垂直度誤差axz以及Y座標軸與Z座標軸的垂直度誤差ayz。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的三座標測量機三軸垂直度誤差補償方法，所述資料採集裝置為電子測微儀。
  5. 一種三座標測量機三軸垂直度誤差補償系統，該系統包括：資料採集模組，用於控制一個資料採集裝置的檢測頭依次在三座標測量機的X、Y以及Z座標軸上移動，並透過該資料採集裝置記錄下每次移動後該檢測頭所在點的位置座標，以採集到該檢測頭分別在X、Y以及Z座標軸上移動的座標點序列{Xn}、{Yn}以及{Zn}；計算模組，用於所述座標點序列{Xn}、{Yn}以及{Zn}計算出三座標測量機的X座標軸與Y座標軸的垂直度誤差axy、X座標軸與Z座標軸的垂直度誤差axz以及Y座標軸與Z座標軸的垂直度誤差ayz；及誤差補償模組，用於將上述計算出的垂直度誤差axy、axz、以及ayz作為三座標測量機的垂直度誤差補償參數儲存在一個預定的誤差補償檔案內，並對該誤差補償檔案進行加密處理，生成三座標測量機的垂直度誤差補償檔案。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的三座標測量機三軸垂直度誤差補償系統，所述誤差補償模組還用於當三座標測量機對三維空間中某一位置進行量測時，對所述誤差補償檔案進行解密處理，然後讀取該誤差補償檔案內的垂直度誤差補償參數，對三座標測量機在工作時的垂直度進行補償，使 得三座標測量機能精確的定位到需要量測的位置。
  7. 如申請專利範圍第5項所述的三座標測量機三軸垂直度誤差補償系統，所述計算模組透過以下步驟計算所述垂直度誤差axy、axz、以及ayz：根據所述座標點序列{Xn}、{Yn}以及{Zn}計算出三座標測量機分別在X、Y以及Z座標軸方向上的直線度偏差曲線Cx、Cy以及Cz，所述直線度偏差曲線Cx、Cy以及Cz分別由所述座標點序列{Xn}、{Yn}以及{Zn}中所包含的座標點組成；計算所述直線度偏差曲線Cx、Cy以及Cz的平均軸線Lx、Ly以及Lz；及計算平均軸線Lx與Ly的夾角βxy、Lx與Lz的夾角βxz以及Ly與Lz的夾角βyz，其中，βxy、βxz以及βyz與90度的差值分別代表三座標測量機X座標軸與Y座標軸的垂直度誤差axy、X座標軸與Z座標軸的垂直度誤差axz以及Y座標軸與Z座標軸的垂直度誤差ayz。
  8. 如申請專利範圍第5項所述的三座標測量機三軸垂直度誤差補償系統，所述資料採集裝置為電子測微儀。
TW100144293A 2011-11-30 2011-12-02 三座標測量機三軸垂直度誤差補償系統及方法 TWI509218B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011103896775A CN103134451A (zh) 2011-11-30 2011-11-30 三坐标测量机三轴垂直度误差补偿系统及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201321716A TW201321716A (zh) 2013-06-01
TWI509218B true TWI509218B (zh) 2015-11-21

Family

ID=48467604

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW100144293A TWI509218B (zh) 2011-11-30 2011-12-02 三座標測量機三軸垂直度誤差補償系統及方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20130138378A1 (zh)
CN (1) CN103134451A (zh)
TW (1) TWI509218B (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150111164A (ko) 2014-03-25 2015-10-05 엘지전자 주식회사 터치 보정을 제공하는 디지털 디바이스 및 그 제어 방법
CN104035379B (zh) * 2014-06-20 2017-01-18 江俊逢 一种进给轴之间的垂直度误差的补偿方法
CN105137857A (zh) * 2015-07-30 2015-12-09 深圳华清精密科技有限公司 几何精密测量控制器
CN107466387B (zh) * 2015-08-21 2020-09-29 华为技术有限公司 一种检测触摸方式的方法及装置
CN105783806B (zh) * 2016-03-14 2018-06-15 合肥工业大学 基于虚拟样机的关节式坐标测量机采样仿真方法
CN109656195B (zh) * 2018-12-18 2020-09-22 清华大学 机床原位检测系统的综合误差标定装置及方法
CN110470349A (zh) * 2019-09-20 2019-11-19 深圳市鑫荣精工科技有限公司 一种精密cnc加工产品质量检测方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4782598A (en) * 1985-09-19 1988-11-08 Digital Electronic Automation, Inc. Active error compensation in a coordinate measuring machine
US4866643A (en) * 1987-10-09 1989-09-12 Brown & Sharpe Manufacturing Company Method for automatic compensation of probe offset in a coordinate measuring machine
CN1374502A (zh) * 2001-03-05 2002-10-16 株式会社三丰 位置测定装置和采用该装置的工作设备
GB2457748A (en) * 2008-02-21 2009-08-26 Rolls Royce Plc Calibration of a machine tool
TW201037268A (en) * 2009-04-06 2010-10-16 Carmar Technology Co Ltd Error compensation method for thermal deformation of coordinate measuring machine

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000014613A1 (en) * 1998-09-08 2000-03-16 Brown & Sharpe Manufacturing Company Power assist manual coordinate measuring machine and method for using same
US6865498B2 (en) * 2001-11-30 2005-03-08 Thermwood Corporation System for calibrating the axes on a computer numeric controlled machining system and method thereof
US6925414B2 (en) * 2003-03-14 2005-08-02 Eastman Kodak Company Apparatus and method of measuring features of an article
JP4675047B2 (ja) * 2004-02-02 2011-04-20 株式会社ミツトヨ 三次元測定機の測定座標補正方法及び三次元測定システム
CN100462677C (zh) * 2005-07-08 2009-02-18 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 三坐标测量机床误差补偿系统及方法
JP5448634B2 (ja) * 2009-08-11 2014-03-19 オークマ株式会社 機械の誤差同定方法およびプログラム
CN101913104B (zh) * 2010-08-20 2012-10-17 孟庆周 利用多坐标机械加工机床对工件进行检测的方法
CN101982726B (zh) * 2010-09-27 2012-12-26 上海交通大学 三轴数控装备的几何运动误差的检测方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4782598A (en) * 1985-09-19 1988-11-08 Digital Electronic Automation, Inc. Active error compensation in a coordinate measuring machine
US4866643A (en) * 1987-10-09 1989-09-12 Brown & Sharpe Manufacturing Company Method for automatic compensation of probe offset in a coordinate measuring machine
CN1374502A (zh) * 2001-03-05 2002-10-16 株式会社三丰 位置测定装置和采用该装置的工作设备
GB2457748A (en) * 2008-02-21 2009-08-26 Rolls Royce Plc Calibration of a machine tool
TW201037268A (en) * 2009-04-06 2010-10-16 Carmar Technology Co Ltd Error compensation method for thermal deformation of coordinate measuring machine

Also Published As

Publication number Publication date
TW201321716A (zh) 2013-06-01
CN103134451A (zh) 2013-06-05
US20130138378A1 (en) 2013-05-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI509218B (zh) 三座標測量機三軸垂直度誤差補償系統及方法
US10422619B2 (en) Identification of geometric deviations of a motion guide in a coordinate-measuring machine or in a machine tool
CN100462677C (zh) 三坐标测量机床误差补偿系统及方法
US9542355B2 (en) Method for recalibrating coordinate positioning apparatus
JP3634275B2 (ja) 位置測定装置
CN103250025B (zh) 校正使用坐标定位设备所获得的测量的误差
KR101130596B1 (ko) 기상 계측 장치의 프로브 장착 위치 산출 방법
EP1818647B1 (en) Form measuring instrument, form measuring method and form measuring program
CN108827187B (zh) 一种三维轮廓测量系统
JP2015203567A (ja) 計測システム
CN112683215A (zh) 生成关于坐标测量机的传感器链的信息的方法
CN103586740A (zh) 一种微细精密加工刀具工作形貌在位检测装置及方法
TWI731193B (zh) 工具機之運動誤差鑑定方法
US8924176B2 (en) Industrial machine
CN104515487B (zh) 二合一全自动三z轴测量仪
CN104354073A (zh) 一种同轴度偏差测量数显装置及同轴度偏差计算方法
CN102636137A (zh) 关节臂式坐标测量机中revo测头位置姿态标定方法
Han et al. A review of geometric error modeling and error detection for CNC machine tool
CN108088389B (zh) 一种旋转式双激光轮廓测量方法、存储装置及测量装置
US10222193B2 (en) Method and apparatus for inspecting workpieces
JP2012088149A (ja) 表面性状測定機の直角度誤差算出方法および校正用治具
Li et al. A high-speed in situ measuring method for inner dimension inspection
JP2010260119A (ja) 主軸又はアタッチメント主軸の補正値自動計測方法
CN113770806B (zh) 一种基于双球杆仪的机床几何误差分离方法
CN113290424B (zh) 一种基于机床结构的几何误差模型建立方法及系统

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees