《三坐标测量机三轴垂直度误差补偿系统及方法.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《三坐标测量机三轴垂直度误差补偿系统及方法.pdf（10页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、(10)申请公布号 CN 103134451 A (43)申请公布日 2013.06.05 CN 103134451 A *CN103134451A* (21)申请号 201110389677.5 (22)申请日 2011.11.30 G01B 21/00(2006.01) (71)申请人 鸿富锦精密工业 （深圳） 有限公司 地址 518109 广东省深圳市宝安区龙华镇油 松第十工业区东环二路 2 号 申请人 鸿海精密工业股份有限公司 (72)发明人 张旨光 阳华伟 黄民俊 (54) 发明名称 三坐标测量机三轴垂直度误差补偿系统及方 法 (57) 摘要 一种三坐标测量机三轴垂直度误差补偿系 统。
2、， 该系统包括 ： 数据采集模块， 用于控制一个数 据采集装置的检测头依次在三坐标测量机的 X、 Y 以及 Z 坐标轴上移动， 并通过数据采集装置记录 下每次移动后检测头所在点的位置坐标， 以采集 到该检测头分别在 X、 Y 以及 Z 坐标轴上移动的坐 标点序列 ； 计算模块， 用于根据所述坐标点序列 计算出三坐标测量机的 X、 Y 以及 Z 坐标轴之间的 垂直度误差 axy、 axz以及 ayz； 及误差补偿模块， 用 于将上述计算出的垂直度误差 axy、 axz、 以及 ayz作 为三坐标测量机的垂直度误差补偿参数存储在一 个误差补偿文件内， 生成三坐标测量机的垂直度 误差补偿文件。本发明。
3、还提供一种三坐标测量机 三轴垂直度误差补偿方法。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 4 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书4页 附图3页 (10)申请公布号 CN 103134451 A CN 103134451 A *CN103134451A* 1/2 页 2 1. 一种三坐标测量机三轴垂直度误差补偿方法， 其特征在于， 该方法包括 ： 数据采集步骤， 控制一个数据采集装置的检测头依次在三坐标测量机的 X、 Y 以及 Z 坐 标轴上移动， 并通过该数据采集装置记录下每次移动后该检测头所在点的位置坐标， 以采 。
4、集到该检测头分别在 X、 Y 以及 Z 坐标轴上移动的坐标点序列 Xn、 Yn 以及 Zn ； 计算步骤， 根据所述坐标点序列 Xn、 Yn 以及 Zn 计算出三坐标测量机的 X 坐标轴 与 Y 坐标轴的垂直度误差 axy、 X 坐标轴与 Z 坐标轴的垂直度误差 axz以及 Y 坐标轴与 Z 坐 标轴的垂直度误差 ayz； 及 误差补偿步骤， 将上述计算出的垂直度误差 axy、 axz、 以及 ayz作为三坐标测量机的垂直 度误差补偿参数存储在一个预定的误差补偿文件内， 并对该误差补偿文件进行加密处理， 生成三坐标测量机的垂直度误差补偿文件。 2. 如权利要求 1 所述的三坐标测量机三轴垂直度。
5、误差补偿方法， 其特征在于， 所述误 差补偿步骤还包括 ： 当三坐标测量机对三维空间中某一位置进行量测时， 对所述误差补偿文件进行解密处 理， 然后读取该误差补偿文件内的垂直度误差补偿参数， 对三坐标测量机在工作时的垂直 度进行补偿， 使得三坐标测量机能精确的定位到需要量测的位置。 3. 如权利要求 1 所述的三坐标测量机三轴垂直度误差补偿方法， 其特征在于， 所述计 算步骤包括 ： 根据所述坐标点序列 Xn、 Yn 以及 Zn 计算出三坐标测量机分别在 X、 Y 以及 Z 坐 标轴方向上的直线度偏差曲线 Cx、 Cy 以及 Cz， 所述直线度偏差曲线 Cx、 Cy 以及 Cz 分别由 所述坐。
6、标点序列 Xn、 Yn 以及 Zn 中所包含的坐标点组成 ； 计算所述直线度偏差曲线 Cx、 Cy 以及 Cz 的平均轴线 Lx、 Ly 以及 Lz ； 及 计算平均轴线 Lx 与 Ly 的夹角 xy、 Lx 与 Lz 的夹角 xz 以及 Ly 与 Lz 的夹角 yz， 其中， xy、 xz 以及 yz 与 90 度的差值分别代表三坐标测量机的 X 坐标轴与 Y 坐标轴 的垂直度误差 axy、 X 坐标轴与 Z 坐标轴的垂直度误差 axz以及 Y 坐标轴与 Z 坐标轴的垂直 度误差 ayz。 4. 如权利要求 1 所述的三坐标测量机三轴垂直度误差补偿方法， 其特征在于， 所述数 据采集装置为电。
7、子测微仪。 5. 一种三坐标测量机三轴垂直度误差补偿系统， 其特征在于， 该系统包括 ： 数据采集模块， 用于控制一个数据采集装置的检测头依次在三坐标测量机的 X、 Y 以及 Z 坐标轴上移动， 并通过该数据采集装置记录下每次移动后该检测头所在点的位置坐标， 以 采集到该检测头分别在 X、 Y 以及 Z 坐标轴上移动的坐标点序列 Xn、 Yn 以及 Zn ； 计算模块， 用于所述坐标点序列 Xn、 Yn 以及 Zn 计算出三坐标测量机的 X 坐标轴 与 Y 坐标轴的垂直度误差 axy、 X 坐标轴与 Z 坐标轴的垂直度误差 axz以及 Y 坐标轴与 Z 坐 标轴的垂直度误差 ayz； 及 误差。
8、补偿模块， 用于将上述计算出的垂直度误差 axy、 axz、 以及 ayz作为三坐标测量机的 垂直度误差补偿参数存储在一个预定的误差补偿文件内， 并对该误差补偿文件进行加密处 理， 生成三坐标测量机的垂直度误差补偿文件。 6. 如权利要求 5 所述的三坐标测量机三轴垂直度误差补偿系统， 其特征在于， 所述误 差补偿模块还用于当三坐标测量机对三维空间中某一位置进行量测时， 对所述误差补偿文 权 利 要 求 书 CN 103134451 A 2 2/2 页 3 件进行解密处理， 然后读取该误差补偿文件内的垂直度误差补偿参数， 对三坐标测量机在 工作时的垂直度进行补偿， 使得三坐标测量机能精确的定位。
9、到需要量测的位置。 7. 如权利要求 5 所述的三坐标测量机三轴垂直度误差补偿系统， 其特征在于， 所述计 算模块通过以下步骤计算所述垂直度误差 axy、 axz、 以及 ayz： 根据所述坐标点序列 Xn、 Yn 以及 Zn 计算出三坐标测量机分别在 X、 Y 以及 Z 坐 标轴方向上的直线度偏差曲线 Cx、 Cy 以及 Cz， 所述直线度偏差曲线 Cx、 Cy 以及 Cz 分别由 所述坐标点序列 Xn、 Yn 以及 Zn 中所包含的坐标点组成 ； 计算所述直线度偏差曲线 Cx、 Cy 以及 Cz 的平均轴线 Lx、 Ly 以及 Lz ； 及 计算平均轴线 Lx 与 Ly 的夹角 xy、 L。
10、x 与 Lz 的夹角 xz 以及 Ly 与 Lz 的夹角 yz， 其中， xy、 xz 以及 yz 与 90 度的差值分别代表三坐标测量机 X 坐标轴与 Y 坐标轴的 垂直度误差 axy、 X 坐标轴与 Z 坐标轴的垂直度误差 axz以及 Y 坐标轴与 Z 坐标轴的垂直度 误差 ayz。 8. 如权利要求 5 所述的三坐标测量机三轴垂直度误差补偿系统， 其特征在于， 所述数 据采集装置为电子测微仪。 权 利 要 求 书 CN 103134451 A 3 1/4 页 4 三坐标测量机三轴垂直度误差补偿系统及方法 技术领域 0001 本发明涉及一种三坐标测量机的误差补偿技术， 尤其涉及一种三坐标测。
11、量机三轴 垂直度误差补偿系统及方法。 背景技术 0002 三坐标测量机由于其测量精度高而被广泛的应用于机械制造过程中。但是， 在实 际的机械制造过程中， 测量精度也难以满足需求， 例如， 三坐标测量机的三轴不能做到完全 垂直。因此， 在测量过程中往往需要借助其它测量设备加以检测， 并进行精度补偿。以往在 对测量机的三轴的垂直度进行补偿时， 大多采用手动操作的方法， 操作过程复杂， 时间长， 人为误差大， 影响生产速度和精度。 发明内容 0003 鉴于以上内容， 有必要提供一种三坐标测量机三轴垂直度误差补偿系统， 该系统 包括 ： 数据采集模块， 用于控制一个数据采集装置的检测头依次在三坐标测量。
12、机的 X、 Y 以 及 Z 坐标轴上移动， 并通过该数据采集装置记录下每次移动后该检测头所在点的位置坐 标， 以采集到该检测头分别在X、 Y以及Z坐标轴上移动的坐标点序列Xn、 Yn以及Zn ； 计算模块， 用于所述坐标点序列 Xn、 Yn 以及 Zn 计算出三坐标测量机的 X 坐标轴与 Y 坐标轴的垂直度误差 axy、 X 坐标轴与 Z 坐标轴的垂直度误差 axz以及 Y 坐标轴与 Z 坐标轴 的垂直度误差 ayz； 及误差补偿模块， 用于将上述计算出的垂直度误差 axy、 axz、 以及 ayz作为 三坐标测量机的垂直度误差补偿参数存储在一个预定的误差补偿文件内， 并对该误差补偿 文件进行。
13、加密处理， 生成三坐标测量机的垂直度误差补偿文件。 0004 还有必要提供一种三坐标测量机三轴垂直度误差补偿方法， 该方法包括 ： 数据采 集步骤， 控制一个数据采集装置的检测头依次在三坐标测量机的X、 Y以及Z坐标轴上移动， 并通过该数据采集装置记录下每次移动后该检测头所在点的位置坐标， 以采集到该检测头 分别在 X、 Y 以及 Z 坐标轴上移动的坐标点序列 Xn、 Yn 以及 Zn ； 计算步骤， 根据所述 坐标点序列 Xn、 Yn 以及 Zn 计算出三坐标测量机的 X 坐标轴与 Y 坐标轴的垂直度误 差 axy、 X 坐标轴与 Z 坐标轴的垂直度误差 axz以及 Y 坐标轴与 Z 坐标轴。
14、的垂直度误差 ayz； 误 差补偿步骤， 将上述计算出的垂直度误差 axy、 axz、 以及 ayz作为三坐标测量机的垂直度误差 补偿参数存储在一个预定的误差补偿文件内， 并对该误差补偿文件进行加密处理， 生成三 坐标测量机的垂直度误差补偿文件。 0005 相较于现有技术， 本发明三坐标测量机三轴垂直度误差补偿系统及方法可校核三 坐标测量机三轴间的垂直度误差， 以对三轴间的垂直度进行有效的补偿， 弥补机台在三维 空间上的测量精度， 节省了人力成本并提高了设备的生产效率。 附图说明 0006 图 1 是本发明三坐标测量机三轴垂直度误差补偿系统较佳实施例的运行环境示 说 明 书 CN 103134。
15、451 A 4 2/4 页 5 意图。 0007 图 2 是本发明较佳实施例中计算三坐标测量机三轴间垂直度误差的示意图。 0008 图 3 是本发明三坐标测量机三轴垂直度误差补偿方法较佳实施例的流程图。 0009 主要元件符号说明 计算机1 垂直度误差补偿系统10 存储设备11 处理器12 数据采集模块101 计算模块102 误差补偿模块103 三坐标测量机2 数据采集装置3 如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。 具体实施方式 0010 如图 1 所示， 是本发明三坐标测量机三轴垂直度误差补偿系统较佳实施例的运行 环境示意图。该三坐标测量机三轴垂直度误差补偿系统 10（以下简称为 。
16、“垂直度误差补偿 系统 10” ） 应用于计算机 1 中。该计算机 1 通过串口与三坐标测量机 2 以及一个数据采集 装置 3 通讯。 0011 所述垂直度误差补偿系统 10 包括数据采集模块 101、 计算模块 102 以及误差补偿 模块 103。在本实施例中， 该垂直度误差补偿系统 10 可存储在计算机 1 的存储设备 11 中， 并由计算机 1 的处理器 12 控制该垂直度误差补偿系统 10 的执行。 0012 所述数据采集模块101用于控制所述数据采集装置3的检测头依次在三坐标测量 机 2 的 X、 Y 以及 Z 坐标轴上移动， 并通过该数据采集装置 3 记录下每次移动后该检测头所 在。
17、点的位置坐标， 以采集到该检测头分别在 X、 Y 以及 Z 坐标轴上移动的坐标点序列 Xn、 Yn 以及 Zn。 0013 具体地， 检测头的移动方式可以是从三坐标测量机 2 的 X、 Y 以及 Z 坐标轴上预设 的起点向预设的终点每隔一定距离 （例如 10mm） 移动一次， 每移动一次， 数据采集装置 3 即 记录一次检测头所在点的位置坐标， 从而得到该检测头分别在 X、 Y 以及 Z 坐标轴上移动的 坐标点序列Xn、 Yn以及Zn。 所述坐标点序列包括检测头在每个坐标轴上移动之后所 采集到的 n 个坐标点， 例如序列 Xn 包括坐标点 （x1， y1， z1） 、（x2， y2， z2） 。
18、，（xn， yn， zn） 。同理， 序列 Yn 和 Zn 包括检测头分别在 Y 坐标轴以及 Z 坐标轴上移动时所采集到 的 n 个坐标点。 0014 在本实施例中， 所述数据采集装置 3 可以是电子测微仪， 如 Millimar C1280。此 外， 该数据采集装置 3 可以通过一个电子杠杆表被固定在三坐标测量机 2 的任意一个坐标 轴上， 然后通过在相应坐标轴上移动的方式进行数据采集。 0015 所述计算模块 102 用于根据所述坐标点序列 Xn、 Yn 以及 Zn 计算出三坐标 测量机 2 的 X 坐标轴与 Y 坐标轴的垂直度误差 axy、 X 坐标轴与 Z 坐标轴的垂直度误差 axz以。
19、 及 Y 坐标轴与 Z 坐标轴的垂直度误差 ayz。具体地， 该计算模块 102 通过以下步骤计算上述 垂直度误差 axy、 axz以及 ayz。 说 明 书 CN 103134451 A 5 3/4 页 6 0016 首先， 计算模块 102 根据所述坐标点序列 Xn、 Yn 以及 Zn 计算出三坐标测量 机 2 分别在 X、 Y 以及 Z 坐标轴方向上的直线度偏差曲线， 例如图 2 中的 Cx、 Cy 以及 Cz。所 述直线度偏差曲线 Cx、 Cy 以及 Cz 分别由所述坐标点序列 Xn、 Yn 以及 Zn 中所包含的 坐标点组成。 0017 然后， 计算模块 102 分别计算出所述直线度。
20、偏差曲线 Cx、 Cy 以及 Cz 的平均轴 线 Lx、 Ly 以及 Lz。其中， 所述平均轴线是指直线度偏差曲线上的所有坐标点在 X、 Y 以及 Z 坐标轴上的平均坐标值所对应的点 （ ， ， ） 与原点 （0， 0， 0） 所组成的直线。例如， 针 对所述 Lx， 是指直线度偏差曲线 Cx 上的所有坐标点 （坐标点序列 Xn 中的坐标点） 的平 均坐标值所对应的点 （ ， ， ） 与原点 （0， 0， 0） 所组成的直线， 其中， ，。 0018 最后， 计算模块 102 计算出平均轴线 Lx 与 Ly 的夹角 xy、 Lx 与 Lz 的夹角 xz 以及 Ly 与 Lz 的夹角 yz， 其。
21、中， xy、 xz 以及 yz 与 90 度的差值分别代表三坐标测量 机 2 的 X 坐标轴与 Y 坐标轴的垂直度误差 axy、 X 坐标轴与 Z 坐标轴的垂直度误差 axz以及 Y 坐标轴与 Z 坐标轴的垂直度误差 ayz。例如图 2 所示， Lx 和 Ly 分别代表直线度偏差曲线 Cx 以及 Cy 的平均轴线， xy 即为平均轴线 Lx 与 Ly 的夹角， yz 即为平均轴线 Ly 与 Lz 的夹 角。若所述 xy、 xz 以及 yz 越接近于 90 度， 则表示三坐标测量机 2 三坐标轴间的垂 直度误差越小。 0019 所述误差补偿模块103用于将上述计算出的垂直度误差axy、 axz、。
22、 以及ayz作为三坐 标测量机 2 的垂直度误差补偿参数存储在一个预定的误差补偿文件内， 并对该误差补偿文 件进行加密处理， 生成三坐标测量机 2 的垂直度误差补偿文件。当三坐标测量机 2 对三维 空间某一位置进行量测时， 该误差补偿模块 103 可对该误差补偿文件进行解密处理， 然后 读取该误差补偿文件内的垂直度误差补偿参数， 对三坐标测量机 2 在工作时的垂直度进行 补偿， 使得三坐标测量机 2 能精确的定位到需要量测的位置。 0020 如图 3 所示， 是本发明三坐标测量机三轴垂直度误差补偿方法较佳实施例的流程 图。 0021 步骤 S01， 所述数据采集模块 101 控制所述数据采集装。
23、置 3 的检测头依次在三坐 标测量机 2 的 X、 Y 以及 Z 坐标轴上移动， 并通过该数据采集装置 3 记录下每次移动后该检 测头所在点的位置坐标， 以采集到该检测头分别在 X、 Y 以及 Z 坐标轴上移动的坐标点序列 Xn、 Yn 以及 Zn。 0022 步骤 S02， 所述计算模块 102 根据所述坐标点序列 Xn、 Yn 以及 Zn 计算出三 坐标测量机 2 的 X 坐标轴与 Y 坐标轴的垂直度误差 axy、 X 坐标轴与 Z 坐标轴的垂直度误差 axz以及 Y 坐标轴与 Z 坐标轴的垂直度误差 ayz。计算垂直度误差 axy、 axz以及 ayz的方法参 见上述对计算模块 102 。
24、的详细描述。 0023 步骤 S03， 所述误差补偿模块 103 将上述计算出的垂直度误差 axy、 axz、 以及 ayz作 为三坐标测量机 2 的垂直度误差补偿参数存储在一个预定的误差补偿文件内， 并对该误差 补偿文件进行加密处理， 生成三坐标测量机 2 的垂直度误差补偿文件。 说 明 书 CN 103134451 A 6 4/4 页 7 0024 步骤 S04， 当三坐标测量机 2 对三维空间中某一位置进行量测时， 该误差补偿模块 103 对该误差补偿文件进行解密处理， 然后读取该误差补偿文件内的垂直度误差补偿参数， 对三坐标测量机 2 在工作时的垂直度进行补偿， 使得三坐标测量机 2 能精确的定位到需要 量测的位置。 0025 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制， 尽管参照较佳实施例对本发 明进行了详细说明， 本领域的普通技术人员应当理解， 可以对本发明的技术方案进行修改 或等同替换， 而不脱离本发明技术方案的精神和范围。 说 明 书 CN 103134451 A 7 1/3 页 8 图 1 说 明 书 附 图 CN 103134451 A 8 2/3 页 9 图 2 说 明 书 附 图 CN 103134451 A 9 3/3 页 10 图 3 说 明 书 附 图 CN 103134451 A 10 。