一种用于校准球杆仪的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于校准球杆仪的装置及方法，能够减小了测量误差，提高校准的数据样本空间量，实现多种不同长度球杆仪的精确校准。该装置包括：基准平台，以及在基准平台顶面沿着第一方向依次设置的激光干涉仪、第一镜组、导轨、移动平台、第二镜组、控制箱、第一安装组、第二安装组；第一镜组和第二安装组在第一方向上相对于基准平台固定设置；第二镜组和第一安装组在第一方向上相对于移动平台固定设置；第一镜组、第二镜组、第一安装组和第二安装组均设置为可以沿着第二方向移动并在移动到设定位置后固定，以使得第一安装杯、第二安装杯、第一镜组的分光镜、以及第二镜组的反射镜位于激光干涉仪发出激光的同一直线光路上。位于激光干涉仪发出激光的同一直线光路上。位于激光干涉仪发出激光的同一直线光路上。

【技术实现步骤摘要】
一种用于校准球杆仪的装置及方法


[0001]本专利技术涉及球杆仪校准
，尤其涉及一种用于校准球杆仪的装置及方法。

技术介绍

[0002]球杆仪是一种用于校准机床定位误差的精密测量仪，如图1所示，球杆仪通常由位移传感器、两端标准球组成，此外还配置有球座(包括中心座、工具杯)等辅助测量组件。球杆仪的一端可以沿着球杆仪的轴线方向拉伸或者压缩，并能够测量球杆仪在绕一个固定点旋转时的半径变化。球杆仪的有效工作量程大多为(0～
±
1)mm，主要用于测量机床主轴头绕空间一个点旋转时的半径变化量，从而计算定位精度的总体测量值，如圆度、圆度偏差等数据，通过对该数据进行分析，能够帮助诊断机床故障。
[0003]由于机床所在加工车间的环境可能很恶劣，影响球杆仪性能的因素较多，因此需要定期对球杆仪进行校准，来确保球杆仪的测量数据符合指标要求。由于球杆仪本身即属于精密测量仪器，现有技术中的往往将球杆仪作为校准机床等其他设备的仪器，鲜见针对球杆仪自身的测量误差进行校准的高精度设备和方法。
[0004]球杆仪生产者通常会随球杆仪附带由温度膨胀系数较小材料制成的校准规(或量块)，然而，其仅能够实现少数几个固定长度值的测量，而且测量结果存在余弦误差，往往无法达到较高的校准指标要求。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的之一至少在于，针对如何克服上述现有技术存在的问题，提供一种用于校准球杆仪的装置及方法，能够减小测量误差，提高校准的数据样本空间量，实现多种不同长度球杆仪的精确校准。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案包括以下各方面。
[0007]一种用于校准球杆仪的装置，其包括：基准平台，以及在基准平台顶面沿着第一方向依次设置的激光干涉仪、第一镜组、导轨、移动平台、第二镜组、控制箱、第一安装组、第二安装组；
[0008]其中，激光干涉仪通过底座安装在基准平台上；导轨沿着第一方向铺设在基准平台上，移动平台设置为可沿着导轨在第一方向上来回移动；
[0009]第一镜组包括分光镜、反射镜、安装杆和安装座，分光镜和反射镜依次设置在安装杆上，并通过安装座安装在基准平台上；第二镜组包括反射镜、安装杆、安装座，反射镜设置在安装杆上并通过安装座安装在移动平台上；第一安装组上设置有第一安装杯，第二安装组上设置有第二安装杯；
[0010]第一镜组和第二安装组在第一方向上相对于基准平台固定设置；第二镜组和第一安装组在第一方向上相对于移动平台固定设置；第一镜组、第二镜组、第一安装组和第二安装组均设置为可以沿着第二方向移动并在移动到设定位置后固定，以使得第一安装杯、第二安装杯、第一镜组的分光镜、以及第二镜组的反射镜位于激光干涉仪发出激光的同一直
线光路上。
[0011]优选的，所述第一安装杯、第二安装杯均为柱状结构，柱状一端端面有凹面以与球杆仪的标准球通过磁力贴合固定，且柱状结构的另一端为安装端，其设置为可沿着第三方向移动并在移动到设定位置后固定。
[0012]优选的，所述第一安装组设置为将第一安装杯安装在与第二安装杯垂直的方向，且第一方向、第二方向、第三方向相互垂直。
[0013]优选的，所述第一安装组设置为圆形安装固定结构，以容纳第一安装杯的固定端，并将第一安装杯径向固定在任意角度位置处，且使圆形面与第二安装杯相互垂直设置。
[0014]优选的，所述移动平台上还设置有电源箱，其配置为具有储能结构，用于为移动平台提供动力，并为控制箱中的电路供电。
[0015]优选的，所述移动平台上设置有传动系统，包括相互连接的电机、传动杆、传动带、以及多个传动轮，并通过设置在基准平台上的齿条驱动移动平台沿着轨道往复平稳而精确地移动。
[0016]优选的，所述控制箱通过通信模块与上位机通信连接，并设置为根据上位机发送的激光干涉仪的测量数据多次对移动平台的位移量进行调整。
[0017]一种用于校准球杆仪的方法，其包括使用上述的装置对球杆仪进行校准，并在校准前进行位置调节，包括：
[0018]使得激光干涉仪的激光源发射的激光束直接打在第二安装杯的凹面中心；
[0019]调节第二镜组，使激光经过第二镜组的反射镜后的测量光束与第一镜组的反射镜反射的参考光束叠加为同一束激光；调节第一镜组，使激光束经过其分光镜后光斑位于第二安装杯的凹面中心且光斑边缘与圆形标记重叠。
[0020]优选的，上述方法还包括：采用激光跟踪仪，并使用与球杆仪两端的标准球直径相同靶球进行位置调节；控制移动平台带动第二镜组在轨道上往复移动，通过激光跟踪仪跟踪第二镜组的反射镜确定激光测量光路；将靶球与第二安装杯的凹面贴合并经由磁力吸附，调节第二安装组在第二方向、第二安装杯在第三方向上的位置，直到通过激光跟踪仪确定靶球中心与位于激光测量光路上。
[0021]优选的，上述方法还包括：通过上位机将激光干涉仪的测量数据实时传输给控制箱，控制箱根据激光干涉仪的测量数据，反复多次对移动平台的位移量进行调整，并根据激光干涉仪的测量数据进行位移纠正，以对移动平台进行闭环移动控制。
[0022]综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术至少具有以下有益效果：
[0023]通过将球杆仪与激光干涉仪的光路同轴安装，大大减小了测量过程中的阿贝误差和余弦误差；通过不同工位的球杆仪安装组件实现各种实际工况的精确模拟，大大提高了校准的数据样本空间量；通过激光干涉仪反馈的测量数据实现平台位移量的精准控制，能够实现不同长度球杆仪在量程范围内任意位移量的校准。
附图说明
[0024]图1是球杆仪的结构示意图。
[0025]图2是根据本专利技术示例性实施例的用于校准球杆仪的装置前视图。
[0026]图3是图2所示装置的上视图。
[0027]图4是图2所示装置的等轴测视图。
[0028]图5是根据本专利技术示例性实施例的校准光路示意图。
[0029]图6是根据本专利技术另一示例性实施例的第一安装组和第一安装杯结构示意图。
[0030]图7是根据本专利技术又一示例性实施例的第一安装组和第一安装杯结构示意图。
具体实施方式
[0031]下面结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明，以使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0032]图2～图4示出了根据本专利技术示例性实施例的用于校准球杆仪的装置，其主要包括：基准平台1，以及在基准平台1顶面沿着第一方向(图2所示X方向)依次设置的激光干涉仪2、第一镜组3、导轨4、移动平台5、第二镜组6、控制箱7、第一安装组8、第二安装组9。
[0033]其中，基准平台1由花岗石平板等温度膨胀系数很小的材质制成，大体为长方体形状。激光干涉仪2通过底座安装在基准平台1上，且底座设置为能够对激光干涉仪2的水平位置、旋转角度、俯仰角度进行细微调节的三维调节云台结构。
[0034]导轨4沿着第一方向铺设在基准平本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于校准球杆仪的装置，其特征在于，所述装置包括：基准平台，以及在基准平台顶面沿着第一方向依次设置的激光干涉仪、第一镜组、导轨、移动平台、第二镜组、控制箱、第一安装组、第二安装组；其中，激光干涉仪通过底座安装在基准平台上；导轨沿着第一方向铺设在基准平台上，移动平台设置为可沿着导轨在第一方向上来回移动；第一镜组包括分光镜、反射镜、安装杆和安装座，分光镜和反射镜依次设置在安装杆上，并通过安装座安装在基准平台上；第二镜组包括反射镜、安装杆、安装座，反射镜设置在安装杆上并通过安装座安装在移动平台上；第一安装组上设置有第一安装杯，第二安装组上设置有第二安装杯；第一镜组和第二安装组在第一方向上相对于基准平台固定设置；第二镜组和第一安装组在第一方向上相对于移动平台固定设置；第一镜组、第二镜组、第一安装组和第二安装组均设置为可以沿着第二方向移动并在移动到设定位置后固定，以使得第一安装杯、第二安装杯、第一镜组的分光镜、以及第二镜组的反射镜位于激光干涉仪发出激光的同一直线光路上。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一安装杯、第二安装杯均为柱状结构，柱状一端端面有凹面以与球杆仪的标准球通过磁力贴合固定，且柱状结构的另一端为安装端，其设置为可沿着第三方向移动并在移动到设定位置后固定。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一安装组设置为将第一安装杯安装在与第二安装杯垂直的方向，且第一方向、第二方向、第三方向相互垂直。4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一安装组设置为圆形安装固定结构，以容纳第一安装杯的固定端，并将第一安装杯径向固定在任意角度位置处，且使圆形面与第二安装杯相互垂直设置。5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述移动平台...

【专利技术属性】
技术研发人员：李建钢，胡常安，杜文波，蔡东炎，李万泽，赵涛，王熙，
申请(专利权)人：中国测试技术研究院机械研究所，
类型：发明
国别省市：