Способ калибровки координатного измерительного многозвенного устройства

 

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

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si>s G 01 В 5/20

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4645380/28 (22) 30.01.89 (46) 30,06.92. Бюл. М 24 (71) Научно-исследовательский институт технологии (72),И,Я.Хавкин и Ю.В.Никольский (53) 631.717 (088.8) (56) Патент США N 3944797, 235/151.3, 1976. (54) СПОСОБ КАЛИБРОВКИ КООРДИНАТНОГО ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО МНОГОЗВЕННОГО УСТРОЙСТВА (57) Изобретение относится к машиностроению, измерительной технике, и может быть использовано при измерении деталей различного назначения. Цель изобретения — поИзобретение относится к машиностроению, к измерительной технике и может быть использовано при измерении деталей раз-. личного 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 3ВМ. Способ включает фиксирование положения шарнирного механизма путем установки щупа измерительной головки на калибратор, расположенный в точке, координаты которой в системе координат измерительного устройства известны, обнуление показаний датчиков Ы,, 1744424 А1 вышение 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 призматические 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 ка.честве исходного положения звеньев, 4 ил. поворота звеньев при фиксированном положении механизма, расчет угловых положений смежных звеньев механизма относительно другдруга по известным координатам калибратора и ввод рассчитанных угловых положений звеньев в программное обеспечение ЭВМ в качестве углов начального положения звеньев.

При укаэанном 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.

1744424 вид сверху), выбирают точку на его поверхности, параллельной базовой плоскости, при зафиксированном датчике угла Р касаются выбранной точки измерительным на5 конечником, подводя наконечник с двух противоположных сторон, измеряют соотВЕтСтВУЮЩИЕ УГЛЫ У»,Уп2 И РаССЧИтЫВаЮт угол уо по формуле

10 п! п2

Уо — 2

Далее определяют угол Ро, для чего на

t5 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 Ро рассчиI

2Q тывают по формуле а1 Рп1 +Дп2

/o= 2

Значения уо и Ро вводят в программное

I обеспечение ЭВМ в качестве углов начального положения. Затем определяют угол (.

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 Р, касаются наконечником торцев калибратора и измеряют углы

Йд1, ynl, йд2, 7п2 И КООрдИНатЫ У1, Y2 .

При втором измерении (фиг.5) калибратор устанавливают в нижней части рабочей зоны, фиксируют датчики угловP, у, касаются наконечником. торцов калибратора и измеряют углы (g1 Qn2 и координаты Y1", У2

4О Угол рассчитывают по формуле

h,в — h, H 180 cosy т

Lo +d +Yf — Y$

Sin Qn2.— SiA Cg1

Lo+d +У1 — Y3

$!и с42 з(п М1 лам: где Рп, уп — углы поворота звеньев, измеренные датчиками перемещений;

Ро, уо — углы поворота звеньев при 5О зафиксированном положении устройства (углы начального положения).

При калибровке определяют характеристики Po, yo ф ., f.

На фиг.1-4 обозначено: OXYZ — система координат устройства, основание 1, совпадающее с базовой плоскостью ОХУ, неподвижная стойка 2, ось которой совпадает с осью 2 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.

8 шарнирах устройства установлены датчики. угловых перемещений звеньев и фиксаторы, позволяющие при калибровке устанавливать звенья устройства неподвижно относительно друг другу (на фигурах не показаны). Показания сдатчиков перемещений передаются в 38М, которая для измеряемой точки рассчитывает координаты:

X= F (i1,l2,а,Р,У,(, f);

Y = F2(l1,i2, а, p, y, ф,,f);

Z = F3(11 12 p,y,!, f) где l1, l2 — длины звеньев 4 и 5 соответственно; а- угол поворота звена 4 относительно оси, /3- угол поворота звена 5 относительно плоскости, перпендикулярной звену 4; у — угол поворота звена 5 вокруг оси звена 4 относительно плоскости XOZ; (— угол. прогиба звена 4;

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

Углы Р и у рассчитываются по формуP =Pn +Po y = Г и + Г о °

Способ калибровки реализуется следующим образом.

Определяют угол уо, для чего устанавливают на основании 1 калибратор 7 (фиг,2. где Lo — номинальная длина калибратора;

a — диаметр измерительного наконечника, Далее рассчитывают угол Ро по формуле

Po — Po и вводят угол (и угол Ро (вместо угла@ ) B программное обеспечение.

3744424

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

1 бр+0+11 — Y3

sin c4 — sin c4

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 измерительной системы и базовой плоскости, определяют их угловое положение и полО ученную измерительную информацию используют при калибровке в качестве исходных координат звеньев. отличающийся тем, что, с целью повышения точности калиб5 ровки, используют призматические калибраторы, которые устанавливают на базовую плоскость, выбирают на них характерные точки, последовательно касаются их измерительным наконечником, определяют но30 вые угловые координаты каждого звена по углу наклона его проекции на соответствующую координатную плоскость к соответствующей оси координат, а калибровку осуществляют с учетом алгебраической сум15 мы исходных и вновь измеренных координат звеньев.

1744424

Составитель И.Хавкин

Техред M.Ìîðãåíòàë

Редактор Е.Егорова

Корректор Э.Лончакова

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 1()1

Заказ 2184 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5