1.一种结合数控机床的关节式坐标测量机标定方法,其特征在于:该方法具体步骤如下:步骤一、数控机床开机,数控机床主轴回原点,三球锥窝工具的小轴段装夹在数控机床主轴上;所述的三球锥窝标定工具包括一体成型的小轴段和大轴段;小轴段装夹于数控机床主轴上;大轴段端面开设有锥孔,锥孔位于大轴段端面的圆周上固定有沿周向均布的三个球体;
步骤二、将标定机安放在平台上,设标定机基座的半径为r1,将以基座中心为圆心、半径为r1的圆和半径为r2的圆合围成的区域定义为测量区域,且r2>r1;将测量区域划分为由内至外的第一圆环区域、第二圆环区域和第三圆环区域,第一环形区域的外圆周半径为0.2(r2-r1),第二圆环区域的外圆周半径为0.8(r2-r1);另外,将测量区域划分为由沿周向均布的e条线段分隔成的e个扇环,e≥3;每条线段上设有一个虚拟标定杆组,所述的虚拟标定杆组包括相互垂直的两根虚拟标定杆,其中一根虚拟标定杆与对应线段共线;所有虚拟标定杆均为直杆,且长度相等;第一圆环区域、第二圆环区域和第三圆环区域内虚拟标定杆组数量相等;所述虚拟标定杆是等距布置的t个测点依次连线的表述形式,t≥2;
步骤三、运行数控机床,使三球锥窝标定工具的锥孔中心依次定位到各个测点;定位到某个测点后,标定机的球形测头嵌入三球锥窝标定工具的锥孔内进行数据采样,每次数据采样结束后,球形测头移出三球锥窝标定工具的锥孔;每次数据采样,标定机在关节活动范围内以不同姿态测量三球锥窝标定工具的锥孔中心n次,n≥30,n次不同姿态测量后在六个自由度上都要有位移;
步骤四、对各个测点进行数据采样后获得2etn个测头坐标值,对2etn个测头坐标值进行数据处理,数据处理具体过程如下:
1)测头坐标值是标定机对应姿态角度向量与标定机结构参数向量的函数,因此用 表征在虚拟标定杆k上第i个测点第j次测量时标定机的姿态角度向量,A表征标定机的结构参数向量,则虚拟标定杆k上第i个测点第j次测量的测头坐标值为:其中,各虚拟标定杆由1至2e顺序编号,k=1,2,···,2e; 分别为虚拟标定杆k上第i个测点在第j次测量的测头坐标x、y、z值,i=1,2,···,t,j=1,
2,···,n;
2)计算虚拟标定杆k上第i个测点到第i+1个测点的距离
一共得到2e(t-1)n个距离值,该公式
中i=1,2,···,t-1;
3)计算参数δL如下:
其中,Lk,i为虚拟标定杆k上第i个测点到第i+1个测点的标准距离;m为虚拟标定杆数量;
4)以δL最小为目标函数,利用内点算法求出标定机的结构参数向量A的最优解。
2.根据权利要求1所述一种结合数控机床的关节式坐标测量机标定方法,其特征在于:所述的r2取值小于数控机床主轴在x、y或z方向行程中的最小值。
3.根据权利要求1或2所述一种结合数控机床的关节式坐标测量机标定方法,其特征在于:步骤二中若在不通过标定机基座的一个平面内布置测点进行测量,则将测量区域定义为以基座中心在该平面的投影为圆心、半径为r2的圆,且第一圆环区域变为圆形区域。
4.根据权利要求1或2所述一种结合数控机床的关节式坐标测量机标定方法,其特征在于:所述的三球锥窝标定工具采用磁性材料。
5.根据权利要求1或2所述一种结合数控机床的关节式坐标测量机标定方法,其特征在于:所述的数控机床采用数控铣床。
6.根据权利要求1或2所述一种结合数控机床的关节式坐标测量机标定方法,其特征在于:所述的标定机为六自由度关节式坐标测量机。