一种线激光安装误差角确定方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110530296A(43)申请公布日2019.12.03(21)申请号201910829120.5(22)申请日2019.09.03(71)申请人大连理工大学地址116024辽宁省大连市高新园区凌工路2号(72)发明人董志刚康仁科秦炎郭鑫垒朱祥龙高尚(74)专利代理机构大连东方专利代理有限责任公司21212代理人李馨(51)Int.Cl.G01B11/26(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图2页(54)发明名称一种线激光安装误差角确定方法(57)摘要本发明公开了一种线激光安装误差角确定方法，包括如下步骤：进行规定路径扫描标准件；利用扫描后的轮廓数据，分别计算出线激光测头绕Z轴的安装误差角αZ、绕Y轴的安装误差角αy和绕X轴的安装误差角αx。该方法有效解决了线激光安装误差角难以确定的问题，方法操作方便、精度高、适用性强、成本低，是线激光实现高效、高精度测量的有效手段。CN110530296ACN110530296A权利要求书1/2页1.一种线激光安装误差角确定方法，其中，线激光传感器安装在三轴数控机床，线激光沿机床坐标系OXYZ的Y轴或X轴做直线扫描运动，做固定步距扫描测量，其特征在于包括如下步骤：将线激光测头安装的倾斜误差依次分解为绕Z轴旋转αZ角度，绕Y轴旋转αy角度，绕X轴旋转αx角度；线激光测量后的数据坐标系与机床坐标系存在错位，另建立线激光测量数据坐标系为ol-xlylzl，其中xl轴和zl轴为线激光测量数据本身的坐标，xl轴为激光线方向，zl轴为测量高度值，yl轴为沿机床运动方向为线激光补充的坐标轴；为确定线激光测头绕Z轴的安装误差角αZ、绕Y轴的安装误差角αy和绕X轴的安装误差角αx，进行规定路径扫描标准件；基于各路径之间的位置关系和各路径扫描后标准件的偏移量分别计算出线激光测头绕Z轴的安装误差角αZ、绕Y轴的安装误差角αy和绕X轴的安装误差角αx。2.根据权利要求1所述的线激光安装误差角确定方法，其特征还在于所述做固定步距扫描测量的实现方法为：利用Y轴电机的编码器脉冲信号或者光栅尺脉冲信号作为线激光测量的触发信号，脉冲的间隔即为线激光测量的步距Δy。3.根据权利要求1所述的线激光安装误差角确定方法，其特征还在于所述规定路径扫描标准件为：线激光三次扫描标准件；线激光第一次扫描标准件，线激光沿Y轴运动，测量标准件的轮廓数据；线激光第二次扫描标准件，线激光沿X轴正向平移距离w，以与第一次扫描时相同的Y向路径再次扫描标准件，测量标准件的轮廓数据，其中，w小于线激光的扫描宽度w0；线激光第三次扫描标准件，线激光沿Z轴正向抬高距离h，以与第二次扫描时相同的Y向路径再次扫描标准件，测量标准件的轮廓数据，其中，h小于线激光的量程。4.根据权利要求3所述的线激光安装误差角确定方法，其特征还在于所述线激光第二次相对第一次扫描测头沿X轴正向平移距离w满足：w＝β×w0(1)β取值为0.5～0.75；两次测量的数据中沿X轴方向各有(1-β)w0宽度范围内的测量数据，对应相同的标准件轮廓。5.根据权利要求3所述的线激光安装误差角确定方法，其特征还在于所述线激光第三次相对第二次扫描测头沿Z轴正向抬高距离h满足：h小于线激光的量程；扫描前，调节线激光到标准件的距离，使三次扫描时标准件都在线激光测量量程范围内。6.根据权利要求1所述的线激光安装误差角确定方法，其特征还在于所述用于校准的标准件为：所需要的标准件为非连续结构件，其实体形状不受限于固定的形状，从一条直线或曲线的简单结构到周期性排布的复杂结构都满足要求；只需满足在不同方位测量的时候，很2CN110530296A权利要求书2/2页容易分辨出相同部位的数据。7.根据权利要求1～6任一项所述的线激光安装误差角确定方法，其特征还在于所述计算线激光测头绕Z轴的安装误差角αZ的具体过程为：在xlolyl平面内比较第一次和第二次测量的相同标准件轮廓数据，第二次测量相对于第一次测量，标准件轮廓沿yl轴方向的偏移量为lz，线激光测头绕Z轴的安装误差角满足：tanαZ＝lz/w(3)则αZ＝arctan(lz/w)(4)其中lz确定的具体过程为：将第二次测量的数据沿yl轴正方向和负方向依次平移i行(i＝-nmax，-nmax+1，…,-1,0,1,…nmax-1,nmax)，其中nmax对应移动的数据行数范围，取值应大于预估的偏移量；计算平移后两次测量重合区域测量数据的重合数据量或重合的面积，找到最大重合数据量或重合的面积对应的平移行数n1；偏移量为lz为：lz＝n1×Δy(2)。8.根据权利要求1～6任一项所述的线激光安装误差角确定方法，其特征还在于所述计算线激光测头绕Y轴的安装误差角αy的具体过程为：在xlolz