本技术提供了一种基于球拟合模型的关节臂式坐标测量机测头标定方法,涉及精密测量方法技术领域,具体包括如下步骤:根据关节臂式坐标测量机的标称结构参数,建立关节臂式坐标测量机的D‑H模型,并利用D‑H模型计算测球球心坐标。根据关节臂式坐标测量机通过测量标准球表面坐标,计算得到测量的标准球半径。建立待标定参数向量,待标定参数向量包括:测杆长度、测球半径和标准球球心。将待标定参数向量作为初始值,利用中心粒子群算法优化迭代搜索最优待标定参数。本发明的技术方案克服现有技术中关节臂式坐标测量机测头标定精度较低、测量数据量较大、测量步骤复杂的问题。
背景技术
关节臂式坐标测量机相比于传统的正交式坐标测量机具有体积小、操作简单、测量范围大等优点,常用于大型零部件测量。由于被测工件结构、现场测量环境等因素的影响,关节臂式坐标测量机需要更换测头以适应不同的测量场景,从而获得更精确的测量结果。
关节臂式坐标测量机的测量模型是通过D-H模型建立的,通过4个D-H模型参数来描述关节臂式坐标测量机相邻两个关节之间的空间变换关系,从而得到测头末端相对于基座的空间坐标。由于更换了测头,D-H参数(即测杆长度)被改变,关节臂式坐标测量机的实际结构与测量模型不匹配,此时测量模型计算得到的测量坐标与实际测头所在坐标不一致,导致测量误差。此外关节臂式坐标测量机在实际进行测量时所用的参数也包括其它未建模的参数,以测球半径为例,该参数尽管不属于D-H模型参数,但实际测量工件尺寸时往往需要考虑测量结果与该参数之间的关系用以获得真实的工件尺寸。因此需要通过标定技术获得准确的参数以修正模型,提高测量精度。
关节臂式坐标测量机的标定是通过使用关节臂式坐标测量机对某一标准量进行测量,并与该标准量进行对比得到测量误差,通过该测量误差使用合适的优化方法可以反推关节臂式坐标测量机的参数。目前主流的方法是对单点锥窝进行测量,将测量值的平均值作为标准量,结合数值优化方法或智能搜索算法对测头参数进行标定。而该方法受关节臂式坐标测量机的初始参数影响较大,且标定的参数只标定了测头的D-H参数,虽然标定方法简单,但标定后的测量精度无法保证。
因此,现需要一种测量精度较高、测量数据量较少、测量步骤简单的基于球拟合模型的关节臂式坐标测量机测头标定方法。
实现思路