[发明专利]一种点激光测头在机标定方法

说明书

本发明属于在机测量技术领域，特别涉及一种点激光测头在机标定方法。所述标定方法包括：S1、将点激光测头安装在机床主轴上，在机床工作台上放置一个方形工件，记录所述方形工件上的基准面在机床上的Z向坐标值，记为第一Z向坐标值；S2、将点激光测头调整为工作位姿，控制点激光测头的激光束照射到所述基准面上，使点激光测头的读数为第一中间值，记录此时主轴在机床上的Z向坐标值，记为第二Z向坐标值。发明提出的点激光测头在机标定方法实现了点激光测头的在机标定，操作简便，结果可靠。

技术领域

本发明属于在机测量技术领域，特别涉及一种点激光测头在机标定方法。

背景技术

与接触式测量相比，非接触测量具备与工件无接触、无测针球头半径补偿、无接近回退动作等优势，非常适合复杂曲面类零件的测量。点激光测头作为一种非接触测量设备，在坐标测量领域已得到了一定范围的应用。

点激光测头通过特定的装置接口与机床刀柄连接在一起，再通过机床刀柄安装在机床主轴上，在数控系统控制下，机床各轴运动使点激光测头相对于工件发生空间运动，可实现点激光测头对工件的非接触在机测量。

点激光测头用于在机测量，以其读数为量程中间值时主轴端面到激光束点的距离视为其长度，要实现在机测量编程自动化控制，必须获取点激光测头的长度，此长度无法直接进行测量。理论设计要求点激光测头安装在机床主轴上，激光束与机床主轴同轴同心，实际由于点激光测头安装误差、机械加工误差等原因导致激光束与机床主轴不同轴同心，要实现在机测量结果的修正，需要获得点激光测头的光束空间矢量和点激光测头在X、Y轴方向的偏心。

目前现有技术中还没有一种能够在在机状态下对点激光测头位置进行精确标定的方法。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种点激光测头在机标定方法，所述标定方法包括：

S1、将点激光测头安装在机床主轴上，在机床工作台上放置一个方形工件，记录所述方形工件上的基准面在机床上的Z向坐标值，记为第一Z向坐标值；

S2、将点激光测头调整为工作位姿，控制点激光测头的激光束照射到所述基准面上，使点激光测头的读数为第一中间值，记录此时主轴在机床上的Z向坐标值，记为第二Z向坐标值；

S3、根据第一Z向坐标值和第二Z向坐标值，计算得到点激光测头长度；

S4、取下方形工件，在机床工作台上固定一个标准球；通过机床主轴调整点激光测头位置，控制点激光测头的激光束照射在标准球的顶点处，使点激光测头的读数为第一中间值；

S5、运行九点测球程序，在每一个测量点位暂停运行程序，操作机床主轴运动，使点激光测头读数为第一中间值，分别采集标准球上九个点的机床坐标值；

S6、采用最小二乘法，根据步骤五中采集的九个点的机床坐标值，拟合出第一球心坐标，并将第一球心坐标输入到机床工件坐标系中；

S7、重复执行步骤S5，并采用最小二乘法拟合得到第二球心坐标；

S8、将点激光测头调整为反工作位姿，重复执行步骤五，并采用最小二乘法，拟合得到第三球心坐标；

S9、根据第二球心坐标和第三球心坐标，计算得到点激光测头相对于主轴的偏心值；

S10、将点激光测头调整为工作位姿，运行九点测球程序，在每一个测量点位暂停运行程序，操作机床主轴运动，是点激光测头读数为第二中间值，分别采集标准球上的九个点的机床坐标值；采用最小二乘法，根据九个点的机床坐标值拟合出第四球心坐标；

S11、运行九点测球程序，在每一个测量点位暂停运行程序，操作机床主轴运动，是点激光测头读数为第三中间值，分别采集标准球上的九个点的机床坐标值；采用最小二乘法，根据九个点的机床坐标值拟合出第五球心坐标；其中，所述第三中间值小于第二中间值；