[发明专利]一种基于激光跟踪仪的机床空间精度全方位测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及数控机床空间精度测量技术领域，特别涉及一种基于激光跟踪仪的机床空间精度全方位测量方法。

背景技术

精度与精度保持性是数控机床的重要性能指标，也是国产数控机床的主要薄弱环节。通过现代信息化技术，对系统误差进行补偿，是一种经济有效地提高机床加工精度的方法。而如何快速、准确地获得机床各项误差，是实现上述目标的重要前提。由于激光跟踪仪在空间测量领域的优越性，近年来基于GPS测量原理，采用多台激光跟踪仪同时对数控机床精度进行测量的方法，以及采用单台激光跟踪仪进行分时测量的方法都得到了重点研究与应用。但无论是多台激光跟踪仪同时测量还是单台激光跟踪仪分时测量，由于靶镜反射角度的局限性，在整个测量过程中，激光跟踪仪只能分布在靶镜的同一侧，这种布局限制严重影响了机床精度的测量。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于激光跟踪仪的机床空间精度全方位测量方法，保证数控机床空间精度的无死角快速测量。

为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案。

一种基于激光跟踪仪的机床空间精度全方位测量方法，通过转台装置及相应的靶镜调节，实现单台激光跟踪仪在机床四周任意方位的快速低成本测量，包括以下步骤：

第一步：首先将靶镜与激光跟踪仪对好光，然后将靶镜吸附在转台装置上端十字滑台6中心处，控制转台装置旋转，使激光跟踪仪激光束与靶镜端面尽可能垂直；

第二步：调节转台装置上端的十字滑台6，使靶镜中心与转台装置回转中心的位置重合；

第三步：从第一基站P₁处向下一个基站P₂方向移动激光跟踪仪至P′₁位置处，设靶镜中心位置为O点，保证∠P₁OP′₁<20°；

第四步：控制转台装置旋转，使靶镜朝位置P′₁方向旋转，旋转角度小于40°；

第五步：从位置P′₁处朝下一基站P₂方向移动激光跟踪仪至P″₁位置处，保证∠P′₁OP″₁<40°；

第六步：重复第四、第五步，直至将激光跟踪仪移动至基站P₂位置处；

第七步：控制转台装置旋转，使激光跟踪仪激光束与靶镜端面尽可能垂直，调节完成后开始基站P₂处的测量；

第八步：在基站P₂处的测量完成后，控制转台装置旋转，使激光跟踪仪激光束与靶镜端面尽可能垂直，重复第三步至第七步，分别将激光跟踪仪从基站P₂处移动至基站P₃，从基站P₃处移动至基站P₄处，完成整个测量过程。

所述的转台装置，包括基座1，基座1的上部和机体5连接，基座1内部下端固定安装有电机2，电机2的输出轴通过联轴器3与主轴4下端连接，主轴4通过轴承安装在机体5内部，主轴4能够做回转运动，主轴4上端穿过机体5，主轴4上端连接有十字滑台6，在十字滑台6外侧还设置有能够沿X和Y方向进行调整的X调整螺杆7和Y调整螺杆8，X调整螺杆7、Y调整螺杆8微调十字滑台6与主轴4中心的相对位置,靶镜和靶镜座子吸附在十字滑台6上。

定义靶镜中心与转台装置主轴4之间的距离为偏心半径r，以转台装置主轴4为中心，以偏心半径为半径所画的圆为偏心圆，连接主轴4与激光跟踪仪的中心，会和偏心圆交于两点，定义为最小值点和最大值点，激光跟踪仪动态显示激光头与靶镜之间的实时距离值，所述的第二步中的靶镜中心与转台装置回转中心的位置重合调节方法，包括以下步骤：

第1步：当靶镜与激光跟踪仪对好光，并且靶镜安装完成，调节靶镜镜面与激光光束近乎垂直；

第2步：控制转台装置以小于±20°的小角度范围内左右转动靶镜，观察激光跟踪仪测距值的变化趋势，若变化趋势为单方向增加或者单方向减小，将靶镜相对十字滑台6旋转90°；

第3步：控制转台装置以小于±20°的小角度范围内左右转动靶镜，找出激光跟踪仪测距值的最大值点P_max或者最小值点P_min，并将此时电机2的位置环的读数设置为零；

第4步：当测距值只有最小值点P_min时，进行以下步骤：