專利名稱：三坐標(biāo)系校準檢定儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于按正交的三坐標(biāo)系制成的數(shù)控加工設(shè)備和三坐標(biāo)測量機的空間坐標(biāo)完善檢定及空間誤差補償?shù)膬x器。
背景技術(shù)：
以正交的三坐標(biāo)系結(jié)構(gòu)的鏜銑類數(shù)控加工中心和三坐標(biāo)測量機正在成為普及和發(fā)展的目標(biāo)，目前，三坐標(biāo)機的保有量在5萬臺以上，鏜銑類數(shù)控加工中心至少是三坐標(biāo)測量機的100倍，這是由于在正交的三坐標(biāo)系中，通過對坐標(biāo)點的靜態(tài)和動態(tài)定位，可組成坐標(biāo)空間的直線、線段、角度、曲線和任意曲線和曲面的實體輪廓和虛擬輪廓，完成任意幾何形體所要求的目標(biāo)，具有極強的通用性。
但由于構(gòu)成三坐標(biāo)系的誤差結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，制造誤差、力變形、熱應(yīng)變形、環(huán)境溫度與振動、實物基準及探測誤差都使空間坐標(biāo)理論正確點位的定位發(fā)生偏離，這些誤差歸結(jié)為坐標(biāo)三軸的運行直線度和垂直度，即單一坐標(biāo)軸三轉(zhuǎn)動和三平動6自由度加一個垂直度，共7項，三軸的空間共21項誤差加探測誤差與實物基準檢定誤差組成。由于誤差的復(fù)雜性即使用同一設(shè)備，空間不同區(qū)域有不同的精度。這使檢定坐標(biāo)系統(tǒng)的不確定度都變得十分困難，因此，空間長度的測量很難達到一維測量的水平，介于此，國內(nèi)和國際所制定的三坐標(biāo)檢定標(biāo)準都對空間精度評定采用降低精度的方法。如一維測量中，可強制執(zhí)行檢測誤差按工件誤差十分之一的選取原則，精度評定采用±3σ，誤差呈單向分布；而三坐標(biāo)系中可采用1/3原則，精度性能評定±2σ，誤差呈雙向分布并允許空間有限的不完善檢定，進行精度性能評定。
目前，三坐標(biāo)設(shè)備的發(fā)展目標(biāo)和價值取向均要求精度和速度，為了提高精度，用單純提高制造精度的方法是有效的，但存在時代的局限及極限。已接近極限的精度，每微小一步提高均付出極高的經(jīng)濟代價。另一途徑就是采用誤差補償校準，現(xiàn)在對一維的單軸的補償校準可達到亞納米級水平，已趨成熟。但空間補償難度大，必須同時滿足精確性、一致性、完整性、簡易性、誤差朔源性，這五個條件又都同通用行、經(jīng)濟性、可靠性、方便性、及生產(chǎn)現(xiàn)場的適用性是一致的。這些條件有的是相互矛盾，故目前空間坐標(biāo)檢定都存在這樣或那樣的缺陷，坐標(biāo)空間的檢驗不完整，可信度差，某些成型的檢驗方法僅限于不確定度的評定，更不能完成誤差補償，截止目前，尚缺可向用戶提供滿足上述條件的空間誤差檢定或補償。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是同時滿足上述條件給正在使用中或新制造的各類三坐標(biāo)系構(gòu)成的鏜銑類加工中心及三坐標(biāo)測量機，提供空間誤差補償完成原精度等級提升及空間檢定的三坐標(biāo)系校準檢定儀。
本發(fā)明的技術(shù)方案是如圖1～圖6所示，使用四角可轉(zhuǎn)動的菱形幾何形體，置于受檢三坐標(biāo)系空間，配備現(xiàn)行的三坐標(biāo)測量機測控軟件，作步距坐標(biāo)測量，利用菱形幾何特征，對角頂點相對運動定位的示值，可不受導(dǎo)向誤差影響，提供了具有一維測量精度的系列正交平面坐標(biāo)系在受檢空間分布的穩(wěn)定長度基準，獲取n個坐標(biāo)空間點位和一中心球面n點位分布的真值和誤差矢量，按規(guī)定以(n/4)2(n/4+1)個擴展的空間網(wǎng)格點位矩形立方分布，并通過增補的測控運算程序，對空間21項誤差溯源，插補及相關(guān)的空間實時補償，最終完成各類結(jié)構(gòu)的三坐標(biāo)系的按分辨率等級的完整補償與檢定。
本發(fā)明中，菱形幾何形體的四角安有精密鉸鏈2的回轉(zhuǎn)軸的60度基準中心孔錐面上各固定有一個精密球體1，菱形邊3與精密鉸鏈2連接，精密球體1中心確定的四根菱形邊3等長，四個精密球體1處于同一平面，各回轉(zhuǎn)軸線平行，四角的精密球體1中A、C的精密鉸鏈2與導(dǎo)軌4連接，光柵標(biāo)尺5安裝在導(dǎo)軌4上，導(dǎo)軌4固定在安裝座6上。
本發(fā)明如圖2所示，兩個菱形結(jié)構(gòu)并各自任選一回轉(zhuǎn)軸線重合，組成串接的菱形組合。為保證適合各類三坐標(biāo)系規(guī)格的不同矩形空間的四對角線安裝，可選擇姿態(tài)剛性準確定位，以滿足運算程序所需的測點分布，應(yīng)有三維轉(zhuǎn)動及微動調(diào)整達安裝精度。串接后的結(jié)構(gòu)應(yīng)使7個球心處于同一平面，固定對角回轉(zhuǎn)支點A下面運動的滑塊可手動或伺服驅(qū)動，整個結(jié)構(gòu)保持高剛度作步距位移的定位鎖定測量，支持中心轉(zhuǎn)軸點C固定在安裝座上，另一回轉(zhuǎn)軸下的支持點G施加在一反向彈性力與結(jié)構(gòu)重力平衡，浮動相對固定，避免結(jié)構(gòu)誤差造成的力干擾。對于小結(jié)構(gòu)的串接菱形體G點不設(shè)支撐，以保證菱形體測量最低點位與工作臺面盡可能小的安裝距離。這樣的結(jié)構(gòu)在受檢坐標(biāo)系S的坐標(biāo)空間呈四對角線安裝，每次分別作球心等步距坐標(biāo)定位測量，步距定位驅(qū)動可手動、伺服運行。如圖4所示，按步距數(shù)相同定位的位置每次取得8個對角線測點和8個以鄰邊長度為半徑的球面8個測量點分布，隨步距定位序號增加到n/8。每次的8個點向中心收縮，共取得含有對角n個測點和球面n個測點。測量時選擇串接菱形結(jié)構(gòu)平面坐標(biāo)系U與S系符合如圖1所示的規(guī)定，所得n點的結(jié)果，利用現(xiàn)有三坐標(biāo)機測量軟件的相關(guān)運算功能程序，包括點位坐標(biāo)探測，點—點、點—線、點—面的距離、交點、交線、線位移的角度值，矢量坐標(biāo)變換，坐標(biāo)平移、旋轉(zhuǎn)變換，直線、平面、球面多測點的最小二乘求解，曲線與曲面的擬合，點位的直線、平面、球面的方程表達等與新增的運算程序配套運算在下文中不再區(qū)分，直接敘述。
本發(fā)明具有簡單通用，準確、一致、可靠、經(jīng)濟適用，適合于各類正在服役的和新制造的數(shù)控三坐標(biāo)加工和檢測設(shè)備的空間誤差補償后精度等級的提升和檢定。


圖1、菱形幾何形體原理2、串接菱形體機構(gòu)示意3、串接菱形體空間安裝示意4、空間對角線測量測量點示意5、空間網(wǎng)格6、網(wǎng)格補點示意圖其中1、精密球體；2、精密鉸鏈； 3、菱形邊；4、導(dǎo)軌；5、光柵標(biāo)尺； 6、安裝座。
具體實施例方式
本發(fā)明精密球體可以是鋼球、玻璃球、硬質(zhì)合金及寶石球等。這里優(yōu)先選淬硬鋼球，其優(yōu)點是精度高，可用永久磁鐵片固定，簡單可靠?；剞D(zhuǎn)軸系的選擇應(yīng)保證各軸線平行可以是滑動、滾動、氣浮。但優(yōu)先選用徑向和端面都形成過盈結(jié)合的滾動軸系形成精密回轉(zhuǎn)鉸鏈，因過盈無間隙而具有高剛度穩(wěn)定性，菱形邊3可使用輕質(zhì)的高剛性材料，如炭化纖維，陶瓷等。但優(yōu)質(zhì)鑄件仍是選擇，因它具有與通常的三坐標(biāo)加工設(shè)備的鑄件結(jié)構(gòu)相同的線脹系數(shù)。而安裝標(biāo)尺的基體應(yīng)與構(gòu)成菱形四邊的材料一致，標(biāo)尺經(jīng)激光干涉儀校準示值后，以保持光柵示值和菱形四邊的線膨脹一致，便于現(xiàn)場作業(yè)。目前，與精度密切相關(guān)的基礎(chǔ)構(gòu)件，如球體、光柵標(biāo)尺、滾動軸系基礎(chǔ)構(gòu)件可達0.5μm的精度，甚至更高。組合后的基準長度精度依賴于一維的檢定精度，已在前面提及不成問題，組合后球心的位置長度和平面度在采取工藝校準和調(diào)節(jié)的方法，在高的平面精度的平板上進行，且菱形處于正方形的位置校準。在執(zhí)行球心坐標(biāo)探測模式時，使用包括球面頂部的一點在內(nèi)的正交五點探測。這不但使測量簡化，同時消除三維探測的方向誤差及基準球的球度誤差，從而為整個檢測提供可靠的基準元素置于受檢三坐標(biāo)s系中，菱形對角線組成正交平面坐標(biāo)系，構(gòu)成一種不受導(dǎo)向直線度誤差影響，具有一維檢定精度的可供數(shù)量任意選定的長度基準，所給出的球心點位的真值坐標(biāo)和誤差矢量，通過三坐標(biāo)測量機運算程序配套，完成受檢三坐標(biāo)系的空間誤差補償校準與檢定。
本發(fā)明完成空間檢定與補償?shù)倪\算的求解過程如下1、求解n個測量點位在三坐標(biāo)系中的誤差矢量和真值坐標(biāo)示值，以圖1為例，在S系中菱形y示值由基準光柵示值給出，球中心四菱邊R長度基準檢定已知，A、B、C、D四點球心的坐標(biāo)值在受檢坐標(biāo)S系中測量示值求解距離AB、BC、CD、AD、BD共7個已知數(shù)，將S系的測量坐標(biāo)系按每一步距均符合圖1所示選擇，使用A、B、C、D菱形平面坐標(biāo)U系零點。C(0，0，0)與S系中測量坐標(biāo)原點重合，再任選D點S系與U系的x或y重合，S系的z在平面U系中為零，則D(x+Δx，y/2+0)B(X+Δx1，y/2+ΔY)A(Δx2，y+ΔY1，Δz)，其中Δz是根據(jù)BDC三點選擇了U系在S系中z向A點的測量誤差，這樣有x、Δx、Δx1、Δx2、ΔY、ΔY1、Δz共7個未知數(shù)。
根據(jù)直角三角形兩直角邊長的平方和等于斜邊的平方，聯(lián)立7個方程組，利用前面所述的7個已知數(shù)，(方程組與求解從略)，求解后取得了平面U系的四點真值和誤差矢量，同理求得串接的另外的三個點真值和誤差矢量。通過等步距位移進行四角線點位布局排序測量，循環(huán)運算，分別取得全部變化U系中n個點位的真值和誤差矢量，經(jīng)過坐標(biāo)矢量變換到S系中，由于菱形導(dǎo)軌運行直線度及對角線安裝存在誤差，雖對各測量真值不造成影響，但各真值點位偏移理論位置，給下面各點求解帶來麻煩，采用下列辦法(1)對角線安裝位置分別控制四安裝位置的重合精度，在安裝時的通過對球心的探測，首先調(diào)整安裝座保證各次安裝的C點重合，第一測量步距定位測量點的示值在矩形位置的點位上；(2)選擇坐標(biāo)空間S系與計算坐標(biāo)系的原點重合，取如圖4所示的習(xí)慣坐標(biāo)取向，通過對工作臺面進行平面度探測，按最小二乘擬合平面，構(gòu)建計算所用的理論的坐標(biāo)S`系；(3)將因各種安裝誤差所造成的S系中的各測點真值及誤差矢量，分別按單一對角線所得各點真值經(jīng)四次坐標(biāo)變換到S`中的理論位置，這樣變換的結(jié)果產(chǎn)生坐標(biāo)測量點的實際位置變化按該鄰域的相對誤差產(chǎn)生誤差，如各點位移0.01mm內(nèi)取1/100有0.0001mm的相對誤差，只要控制安裝精度該誤差可作為運算誤差予以舍去。
2、坐標(biāo)空間根據(jù)四對角線的n個測點形成立方網(wǎng)格拓展。
按四對角線測點分布，每一測點步距定位序號相同的8點連線，測量空間設(shè)想成在x、y、z方向等距套裝的等距的矩形體，并進一步設(shè)想各矩形體六面延伸后形成(n/4)3個網(wǎng)格交點。如圖5所示，除了原來的n個已知點外，新增加的(n/4)3-n個真值點位及相應(yīng)的誤差矢量求解的點位，空間網(wǎng)格x、y、z的網(wǎng)格點位的各單軸坐標(biāo)分布數(shù)n/4，網(wǎng)格子空間分布數(shù)(n/4-1)3。根據(jù)這些點位分布確定排序原則，以便計算程序運行時準確調(diào)用，利用點的角標(biāo)應(yīng)包括下述內(nèi)容。例如任意Sn點表示，sn[xi+Δxi，yj+Δyj，zk+Δzk]xi、yj、zi點表示該點的坐標(biāo)真值Δxi，Δyj，Δzk表示該點誤差矢量坐標(biāo)值新增加點的Δxi(δi1+......+δi4+bi1+......+bi4)Δyi(δj1+......+δj4+bj1+......+bj4)
Δzk(δk1+......+δk4+bk1+......+bk4)sn(i，j，k)分別為1，2，3，......n/4n為1，2，3，......(n/4)3其中δ為構(gòu)成Δ轉(zhuǎn)動線值誤差源，b為Δ的平動誤差源。
在對角線中，由于測球的球徑加上轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)尺寸存在與工作臺上的最低安裝高度h，為保證空間補償?shù)耐暾?，網(wǎng)格向工作臺延伸增加至(n/4)3+(n/4)2個網(wǎng)格點位。
3、誤差溯源上述的空間坐標(biāo)網(wǎng)格點中，其示值點位的坐標(biāo)需通過已知點，按21項誤差分離后求解，取得新增點位Δxi，Δyi，Δzk誤差矢量后還原成真值點位。求解方案如下(1)如圖6所示，S`系坐標(biāo)零點與坐標(biāo)取向，并將S系與S`系重合；(2)正確區(qū)分21項誤差在本菱形結(jié)構(gòu)測點分布的幾何意義和誤差取向，各測量點sn(xi，yi，zk)代表坐標(biāo)真值距離分別等于(xi，yi，zk)的三正交平面構(gòu)成的三交線的交點，建立運算識別，各平面上擺動定位后平面上各點的轉(zhuǎn)角相同。各交線可離開平面擺動、角擺動誤差按阿貝原則確定，平面兩平行交線的角擺動與另一平面轉(zhuǎn)動呈單向，僅數(shù)值不同，不必分離。各誤差轉(zhuǎn)動對可考察點位無影響的為0，平動是相鄰測點測量值的相關(guān)關(guān)系。轉(zhuǎn)動是兩交點間距離定點的誤差轉(zhuǎn)角關(guān)系，分別獨立求解；(3)三坐標(biāo)系設(shè)備坐標(biāo)運行結(jié)構(gòu)甚多，不同的組合，有不同的誤差取向模式。為使運算程序通用，在此歸納為測頭型和工作臺型，工作臺型的坐標(biāo)驅(qū)動可以是x、y、z、xy、xz、yz、或xyz。測頭型也一樣，其目的是將不同類型的坐標(biāo)結(jié)構(gòu)規(guī)劃成適應(yīng)計算程序通用的取向準則。
工作臺型，左手系準則，凡以驅(qū)動工作臺作坐標(biāo)運動的使用左手系，工作臺的坐標(biāo)運行方向的示值取向與S`方向正向一致為正，反之為負。
用左手的拇指、手心、四指指尖指向各軸坐標(biāo)運行的正向，考察兩點的轉(zhuǎn)動方向以坐標(biāo)值小的為原點，轉(zhuǎn)向線值正向增大與坐標(biāo)運行方向正向一致，轉(zhuǎn)角誤差取正，反之取負，平動誤差與軸向運行正向一致取正，反之取負。
測頭型，右手系準則，凡以驅(qū)動測頭作坐標(biāo)運動的使用右手系，測頭的坐標(biāo)運行方向示值取向與S`方向正向一致為正，反之為負。
用右手的拇指、手心、四指指尖指向各軸坐標(biāo)運行的正向，考察兩點的轉(zhuǎn)動方向以坐標(biāo)值小的為原點，轉(zhuǎn)向線值正向增大與坐標(biāo)運行方向正向一致，轉(zhuǎn)角誤差取正，反之取負，平動誤差與軸向運行正向一致取正，反之取負；(4)、網(wǎng)格空間未知點的誤差矢量求解，逐次向外補點至坐標(biāo)空間中部時，計算轉(zhuǎn)動誤差的轉(zhuǎn)角線值越來越短，阿貝誤差換算的精度降低。探測誤差被累計放大，中心八點向外增補點位次數(shù)分別控制≤2。再向外增補點位時，利用中心球面n點誤差矢量的分布求解最小二乘球面與真值球面，在最小二乘球面與中心網(wǎng)格線交點上，于真值球面的中心連線，取得二乘球面上與真球面的交點的方向距離，變換成S`作為相關(guān)點位的誤差矢量作為阿貝誤差換算基礎(chǔ)元素作補點運算；(5)、21項誤差分離為適應(yīng)空間網(wǎng)格的各點定位排序，sn[xi+Δxi，yj+Δyj，zk+Δzk]。參見圖5，該圖所列網(wǎng)格點位數(shù)最大為8，共512個點位。根據(jù)上述求解原則，為敘述簡化，以其中sn點Δxi(δi1+......+δi4+bi1+......+bi4)為例，需對測量點位外層8點和相鄰內(nèi)層8點實行簡單排序編號。參見圖6，對S17點誤差溯源為例求解。
構(gòu)成網(wǎng)格x坐標(biāo)1，8位置的坐標(biāo)示值兩平面，及構(gòu)成y坐標(biāo)1，8的坐標(biāo)示值兩平面與構(gòu)成z坐標(biāo)1，8位置的坐標(biāo)示值兩平面，共12條交線，8個交點。
Δx1，8的x軸的誤差源a)x的1，8位置的左右擺動δ1`，δ2`b)x的1，8位置的前后擺動0，0c)x的1，8位置的水平擺動δ3`，δ4`Δx1，8的y軸的誤差源i.y的1，8位置的左右擺動δ5`，δ6`ii.y的1，8位置的前后擺動0，0iii.y的1，8位置的水平擺動δ7`，δ8`Δx1，8的y軸的誤差源①z的1，8位置的左右擺動δ9`，δ10`
②z的1，8位置的前后擺動0，0③z的1，8位置的水平擺動δ11`，δ12`x⊥y誤差源δ13`x⊥z誤差源δ14`y⊥z誤差源δ15`按上述的運算規(guī)則，對不影響運算結(jié)果的誤差合并即不必分離，列下式求解(δ1`+δ9`+δ14`) δ1(δ2`+δ10`+δ14`) δ2(δ3`+δ7`+δ13`) δ3(δ4`+δ8`+δ13`) δ4(δ5`+δ13`) δ5(δ6`+δ13`) δ6(δ11`+δ15`)δ7(δ12`+δ15`)δ8已知1，8點的8個已知的Δx1，8點的示值誤差，分別將δ1，8代入分別獲取每四個δ參數(shù)的8個線性方程組被求解，(方程組與求解從略)，同理，可求出δ9，16的8個δ值。根據(jù)所求的16點角擺動量，求出內(nèi)層8點向外擴張網(wǎng)格的48個點，以點S17(1，7，7)為例，給予說明，并按阿貝原則求解δ``1＝δ1×7/8δ``3＝δ3×7/8δ``6＝δ8×7/8δ``8＝δ8×7/8同理可求出新增網(wǎng)格點的48個點位。再求各相鄰已知點位的平動組成加角擺動組成，求增補點位的誤差矢量坐標(biāo)。
只能通過已知點S11和S3求誤差源的直接和間接關(guān)系，其中每一個相鄰序號相同的角轉(zhuǎn)動量跟隨一個序號相同的平動量，求解點11到點17的各平動量的誤差源組成。
直接關(guān)系表示點11到17與點11到點3具有相等的角擺動和平動相關(guān)關(guān)系即在同一角擺動面上，Sn的誤差源的用該點是上角標(biāo)表示，則有δ171＝(δ111-δ31)+b1
根據(jù)已知的δ171，δ111，δ31求解b1＝δ171-(δ111-δ31)間接關(guān)系表示點11到3與11到17角擺動量不在一個平面上，通過點18換其到11擺動面上，使17點與11點共處一擺動平面，具有相同的b3，有下式δ113＝(δ183-δ33)+b3根據(jù)已知的δ183，δ33，δ113求解b3＝δ113-(δ183-δ33)同理求得b6、b8及全部S17的Δx17、以此類推求得Δx17＝(δ1+δ3+δ6+δ8+b1+b3+b6+b8)、Δy17＝( )Δz17＝( )還原真值點的坐標(biāo)和誤差矢量坐標(biāo)值，S17(x17+Δx17，y17+Δy17，z17+Δz17)補點到此完成。再以此類推、循環(huán)運算，逐次實施由內(nèi)向外各點，完成n點真值坐標(biāo)與誤差矢量，注意中心位置時應(yīng)遵守，利用球面補點選擇運算，減少誤差累積求得(n/4)3+(n/4)2全部坐標(biāo)空間點位和下層平面網(wǎng)格點位真值坐標(biāo)與誤差矢量。
最后通過各內(nèi)層按xy平面對Δxi、Δyj同一層面的分層曲面擬合，對空間網(wǎng)格系按子空間數(shù)(n/4-1)3+(n/4-1)2排序?qū)嵤┎逖a補償。
補償后的空間坐標(biāo)，由于還存在著探測誤差，菱形實物基準誤差，上述的坐標(biāo)測點分布調(diào)整而產(chǎn)生的計算方法誤差和殘余誤差，補償精度可隨測量點的增多而提高，同時也必將受到限制，按周期性平穩(wěn)隨機過程的理論與實踐，網(wǎng)格坐標(biāo)點數(shù)在8與20之間，經(jīng)補償后系統(tǒng)誤差和隨機誤差在一般條件下經(jīng)網(wǎng)格誤差分頻后減少1～2倍，最大分散度出現(xiàn)在分頻周期的π/2處。補償后檢定時，對坐標(biāo)測量機為保證與實際檢測的一致性，應(yīng)包含探測的方向誤差，采用求解球心坐標(biāo)的探測模式，應(yīng)采用5點以上的隨機方向探測，只需改變對角線的安裝，各軸平移1/4網(wǎng)格距離，及調(diào)整π/2，以發(fā)現(xiàn)設(shè)備作誤差補償后的最大誤差，檢測出各點的示值誤差，對同名補償點位的示值，比較長度差值，取最大差值為不確定度。最大的示值誤差與最小的示值誤差差值即準確度，按坐標(biāo)空間精度評定標(biāo)準，換算置信因子，對上述的不確定度和準確度各乘2/3，作為坐標(biāo)空間檢定結(jié)果。
實時補償還應(yīng)包括對z軸誤差作用長度和中心偏值補償，數(shù)控刀具的軸線偏轉(zhuǎn)與刀具長度的變化、三坐標(biāo)機測桿的伸長與偏轉(zhuǎn)都屬于此類。這將引起按測量測頭定長的測量數(shù)據(jù)進行空間誤差補償失真，實時補償?shù)霓k法是，利用對角線測量，使用可以調(diào)整的伸長和偏轉(zhuǎn)安裝測頭，與補償檢測測量時一致的測頭，按球中心點的測量模式進行坐標(biāo)點的多次差值比較，每次伸長量與偏置量按探測時的步距調(diào)整。每次調(diào)整中選擇兩個不同高度相差較大的球中心，每次偏置變化與在x，y方向上與高度方向上分別做5次以上的測量，各次取均值差，差值列表儲存依照點位相關(guān)關(guān)系供實時補償運算。
串接菱形裝置呈四角線安裝，可作菱形體結(jié)構(gòu)尺寸限制的受檢空間的擴展，將串接菱形安裝平移后保證測點完整的空間矩形分布，測點步距不變，各次安裝測量，使用調(diào)節(jié)安裝座的空間姿態(tài)，保持各次安裝后，至少考察不在同一平面的三測量點重合，完成空間誤差補償或檢定。
權(quán)利要求
1.一種利用三坐標(biāo)測量機測控系統(tǒng)的三坐標(biāo)系校準檢定儀，其特征是使用四角可轉(zhuǎn)動的菱形幾何形體，置于受檢三坐標(biāo)系空間，作步距坐標(biāo)測量，利用菱形幾何特征，對角頂點相對運動定位的示值，提供了具有一維測量精度的系列正交平面坐標(biāo)系在受檢空間分布的穩(wěn)定長度基準，獲取n個坐標(biāo)空間點位和一中心球面n點位分布的真值和誤差矢量，按規(guī)定以(n/4)2(n/4+1)個擴展的空間網(wǎng)格點位矩形立方分布，對空間21項誤差溯源，插補及相關(guān)的空間實時補償，最終完成各類結(jié)構(gòu)的三坐標(biāo)系的按分辨率等級的完整補償與檢定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三坐標(biāo)系校準檢定儀，其特征是菱形幾何形體的四角安有精密鉸鏈(2)的回轉(zhuǎn)軸的60度基準中心孔錐面上各固定有一個精密球體(1)，菱形邊(3)與精密鉸鏈(2)連接，精密球體(1)中心確定的四根菱形邊(3)等長，四個精密球體(1)處于同一平面，各回轉(zhuǎn)軸線平行，四角的精密球體(1)中A、C的精密鉸鏈(2)與導(dǎo)軌(4)連接，光柵標(biāo)尺(5)安裝在導(dǎo)軌(4)上，導(dǎo)軌(4)固定在安裝座(6)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三坐標(biāo)系校準檢定儀，其特征是菱形幾何形體可采用兩個串接組合，任選一個回轉(zhuǎn)軸線重合而成，A、C、G在同一直線上。
全文摘要
一種三坐標(biāo)系校準檢定儀，是采用四角可轉(zhuǎn)動的菱形幾何體，置于受檢三坐標(biāo)系空間通過三坐標(biāo)測量機測控系統(tǒng)，提供有限的空間長度基準和測量坐標(biāo)點位真值，然后使這一簡單的空間機構(gòu)所產(chǎn)生的有限要素再一次性復(fù)雜化，產(chǎn)生數(shù)量按指數(shù)增長坐標(biāo)真值與誤差矢量要素，完成與各類不同三坐標(biāo)結(jié)構(gòu)都能通用的空間檢定和補償。本發(fā)明具有簡單通用、準確、一致、可靠、經(jīng)濟適用等優(yōu)點，適合于各類正在服役的和新制造的數(shù)控三坐標(biāo)加工和檢測設(shè)備的空間誤差補償后精度等級的提升和檢定。
文檔編號G01B5/008GK1789901SQ20051002221
公開日2006年6月21日 申請日期2005年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月5日
發(fā)明者劉興榮, 劉延子, 王春華, 武岷虹 申請人:成都司塔瑞測控工程有限公司