[发明专利]一种提高关节臂式坐标测量机测量精度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高关节臂式坐标测量机测量精度的方法，尤其是涉及基于关节五自由度运动误差监测的一种提高关节臂式坐标测量机测量精度的方法。 

背景技术

在关节臂式坐标测量机的实际使用中，测量臂除主运动以外在其余五个自由度上也存在一定量的运动，即存在X，Y两个方向的径向跳动δ_x，δ_y、Z轴向窜动量δ_z和X，Y两方向的转动ε_X，ε_Y，而这些运动构成了测量机随机测量误差的主要部分，对测量机测量精度具有较大影响。 

目前关于这些误差对测量机测量精度之影响的研究工作主要集中在理论层面，尚无实用的误差检测补偿方法。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高关节臂式坐标测量机测量精度的方法，利用柱面电容传感器在测量准静态运动轴运动误差时的便捷性和可靠性，为关节臂式坐标测量机的随机误差补偿及精度提高提供了有效手段。 

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是，该方法的步骤如下： 

柱面电容传感器的阶梯形转子大端与被测测量臂中的转轴固接，阶梯形转子随着被测测量臂中的转轴一起转动；柱面电容传感器的定子通过支承座与被测测量臂的上一级测量臂固接；柱面电容传感器的定子内孔径向等分布置有四个径向电极，四个径向电极分别与柱面电容传感器的阶梯形转子小端构成四个径向电容；当被测测量臂中的转轴在X方向发生径向跳动时，四个径向电容值会发生相应变化，测量四个径向电容值的变化能计算X方向的跳动，Y方向发生的跳动能同理计算；由此，能检测被测测量臂中的转轴在X，Y两个方向的径向跳动δ_x，δ_y；靠近柱面电容传感器的阶梯形转子大端的柱面电容传感器的定子端面，等分布置有四个端面电极，四个端面电极分别与阶梯形转子构成四个端面电容；被测测量臂中的转轴沿轴向的窜动会引起四个端面电容值发生相应变化，测量四个端面电容值的变化即能计算Z轴向窜动量δ_z；被测测量臂中的转轴沿X轴发生转动时，通过四个端面电容值的变化，能计算得被测测量臂中的转轴转动量ε_X，同理可计算得被测测量臂中的转轴转动量ε_Y；由此，能检测被测测量臂中的转轴的轴向窜动δ_z和绕X，Y两方向的转动ε_X，ε_Y。 

按照等效旋转的概念确定关节臂式坐标测量机测量臂五自由度运动误差量的补偿修正方法，对所述的X，Y两个方向的径向跳动δ_x，δ_y、Z轴向窜动量δ_z和X，Y两方向的转动ε_X，ε_Y进行补偿修正。 

本发明具有的有益效果是： 

1)可对关节臂式坐标测量机测量臂五自由度运动误差进行监测。 

2)可利用简单、易编程实现的数学处理对测量臂五自由度运动误差进行补偿，提高关节臂式坐标测量机的测量精度。 

附图说明

图1是柱状电容传感器的立体结构示意图。 

图2是定子的剖视图。 

图3是径向测量电容的电极布局示意图。 

图4是端面测量电容的电极布局示意图。 

图5是基于柱面电容传感器的关节臂式坐标测量机测量臂运动误差检测装置结构示意图。 

图中：1、阶梯形转子，2、定子，3、径向电极，4、端面电极，5、电缆，6、电容传感器信号处理系统，7、被测测量臂的上一级测量臂，8、支承座，9、被测测量臂，10、被测测量臂的转轴。 

具体实施方式

本发明专利针对提高关节臂式坐标测量机测量精度的问题，该方法的具体实施过程包括两个步骤： 

1)利用柱面电容传感器对测量机测量臂的五自由度运动误差进行测量，具体说明如下：