Способ калибровки координатного измерительного многозвенного устройства Советский патент 1992 года по МПК G01B5/20 

Изобретение относится к машиностроению, к измерительной технике и может быть использовано при измерении деталей различного назначения.

Известен способ калибровки координатной измерительной машины с помощью калибратора, выполненного в виде эталонного шара. Однако указанным способом калибруют лишь установленную на машине многощуповую измерительную головку, а не саму машину

Известен также способ калибровки координатного измерительного устройства, выполненного в виде шарнирного механизма и связанного с ЭВМ. Способ включает фиксирование положения шарнирного механизма путем установки щупа измерительной головки на калибратор, расположенный в точке, координаты которой в системе координат измерительного устройства извест- ны, обнуление показаний датчиков

поворота звеньев при фиксированном положении механизма, расчет угловых положений смежных звеньев механизма относительно друг друга по известным координатам калибратора и ввод рассчитанных угловых положений звеньев в программное обеспечение ЭВМ в качестве углов начального положения звеньев.

При указанном способе не учитываются погрешности установки калибратора в системе координат измерительного устройства, а также деформация звеньев под действием их массы.

Цель изобретения - повышение точности калибровки.

Цель достигается тем, что углы начального положения и деформации звеньев шарнирного механизма под действием их массы определяют с помощью самого измерительного устройства.

VI

4 4 4 Ю 4

На фиг. 1-4 обозначено: OXYZ- система координат устройства, основание 1, совпадающее с базовой плоскостью OXY. неподвижная стойка 2, ось которой совпадает с осью Z системы координат, звено 3, закрепленное в подшипниках стойки с возможностью вращения вокруг своей оси, звено 4, шарнирно закрепленное на звене 3 с возможностью вращения вокруг своей оси, звено 5, шарнирно закрепленное на звене 4 с возможностью поворота в плоскости, образованной звеньями 4 и 5, измерительный наконечник 6, установленный на свободном конце звена 5, калибратор 7 для определения начального углового положения звена 5 относительно оси Z, калибратор 8 для определения начального углового положения звена 5 относительно звена 4, калибратор 9 для определения начального углового положения звена 4 относительно основания.

В шарнирах устройства установлены датчики угловых перемещений звеньев и фиксаторы, позволяющие при калибровке устанавливать звенья устройства неподвижно относительно друг другу (на фигурах не показаны). Показания с датчиков перемещений передаются в ЭВМ, которая для измеряемой точки рассчитывает координаты: (li,l2,a,,Ј,f); Y F2(li,l2,a,,Ј,,f);

(ll,l2, ,|, f), где h, z длины звеньев4 и 5соответственно;

а - угол поворота звена 4 относительно оси,

ft- угол поворота звена 5 относительно плоскости, перпендикулярной звену 4;

у - угол поворота звена 5 вокруг оси звена 4 относительно плоскости XOZ;

Ј- угол прогиба звена 4;

f - .прогиб звена 3 в точке пересечения осей звеньев 3 и 4.

Углы /Зиу рассчитываются по формулам:

, +Уо,

где , УП углы поворота звеньев, измеренные датчиками перемещений;

fio , УО - углы поворота звеньев при зафиксированном положении устройства (углы начального положения).

При калибровке определяют характеристики /30 , УО Ј , f.

Способ калибровки реализуется следующим образом.

Определяют угол у0 , для чего устанавливают на основании 1 калибратор 7 (фиг,2.

вид сверху), выбирают точку на его поверхности, параллельной базовой плоскости, при зафиксированном датчике угла/ касаются выбранной точки измерительным наконечником, подводя наконечник с двух противоположных сторон, измеряют соответствующие углы уП1 ,уп2 и рассчитывают угол у0 по формуле

10

v УШ+Уп2 УО -

Далее определяют угол , для чего на

основание 1 устанавливают калибратор 8 и

при зафиксированных датчиках углов а и

у касаются наконечником его поверхности,

параллельной базовой плоскости, при двух

положениях звена 5 (фиг.З). Угол / рассчи- тывают по формуле

(Л flu +Ai2 РО -j

Значения уо и вводят в программное обеспечение ЭВМ в качестве углов начального положения. Затем определяют угол Ј . Для этого дважды измеряют длину калибратора 9, установленного параллельно оси Y системы координат. При первом измерении (фиг.4)устанавливают калибратор в верхней

части рабочей зоны устройства, фиксируют датчик угла/, касаются наконечником тор- цев калибратора и измеряют углы

Qni ,Ут .«п2 Уп2 и координаты YIB, Y2B.

При втором измерении (фиг.5) калибратор устанавливают в нижней части рабочей зоны, фиксируют датчики углов/, у , касаются наконечником торцов калибратора и измеряют углы «niC$2 и координаты YIH, Y2H.

Угол рассчитывают по формуле

Е. А в - Д н . 180 § (1 -cosy) л

/V, - Lo + d + Y - Yg

Aeт--Г- ,

sin «n2 sin ЗД1

Lo + d + Y - YS

Sin C$2 - SinOU

где Lo - номинальная длина калибратора;

а- диаметр измерительного наконечника.

Далее рассчитывают угол по форму- ле

и вводят угол Ј и угол РО (вместо угла/ о ) в программное обеспечение.

Затем определяют прогиб f, для чего повторно измеряют длину калибратора. Прогиб рассчитывают по формуле

f Lo + d + Y - Yg

SlnOn2 -SinGnl

Калибровку устройства заканчивают вводом прогиба f в программное обеспечение. Формула изобретения Способ калибровки координатного измерительного многозвенного устройства, по которому фиксируют положение звеньев устройства относительно выбранной изме- рительной системы и базовой плоскости, определяют их угловое положение и полученную измерительную информацию используют при калибровке в качестве исходных координат звеньев, отличающийся тем, что, с целью повышения точности калибровки, используют призматические калибраторы, которые устанавливают на базовую плоскость, выбирают на них характерные точки, последовательно касаются их измерительным наконечником, определяют новые угловые координаты каждого звена по углу наклона его проекции на соответствующую координатную плоскость к соответствующей оси координат, а калибровку осуществляют с учетом алгебраической суммы исходных и вновь измеренных координат звеньев.

Изобретение относится к машиностроению, измерительной технике, и может быть использовано при измерении деталей различного назначения. Цель изобретения - повышение точности калибровки за счет использования координатной измерительной системы, связанной со звеньями устройства и измерительных преобразователей самого устройства Цель достигается тем, что в способе калибровки используют призматиче ские калибраторы, на которых выбирают характерные точки, последовательно касаются их измерительным наконечником, определяют угловое положение каждого звена по углу наклона его проекции на соответствующую координатную плоскость к соответствующей оси координат и вводят полученную измерительную информацию в программное обеспечение устройства в качестве исходного положения звеньев. 4 ил со с

C.J5

К

Фиг 7

Фиг

,/

ЫгЧ

5

Шигз