基于激光跟蹤儀的測量機(jī)坐標(biāo)系原點擬合方法研究

引言

大型齒輪是大型裝備的關(guān)鍵傳動部件,廣泛應(yīng)用于艦船、發(fā)電機(jī)組、礦山機(jī)械、航空航天等領(lǐng)域,在國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)中占據(jù)著十分重要的地位。因此,作為大齒輪制造質(zhì)量的保障手段,其檢測技術(shù)極具研究價值。要提高齒輪檢測精度,測量坐標(biāo)系的建立就顯得尤為重要。

本文主要對基于激光跟蹤儀建立大齒輪測量坐標(biāo)系的方法進(jìn)行復(fù)現(xiàn):使用激光跟蹤儀對普通測量機(jī)3條平動軸進(jìn)行采樣,用sA軟件擬合三坐標(biāo)測量機(jī)坐標(biāo)系原點。首先通過3種不同的擬合方法一線線交點、線面交點和三面交點進(jìn)行坐標(biāo)系原點擬合,然后采用兩點采樣和多點采樣法進(jìn)行實驗,并對比實驗結(jié)果。

1實驗平臺搭建

本實驗使用LeicaAT930激光跟蹤儀和普通齒輪測量機(jī)C40共同完成。沿測量機(jī)的平動軸上采點。將測量機(jī)沿3個方向平動軸所建立的坐標(biāo)系稱為"測量機(jī)坐標(biāo)系",記作aJ:將激光跟蹤儀自身坐標(biāo)系稱為"激光跟蹤儀坐標(biāo)系",記作aL。連接儀器,搭建實驗平臺,如圖1所示。

23種擬合方法的原點不確定度

(1）選取直線X與直線y交點作為坐標(biāo)原點,如圖2所示。

重復(fù)10次實驗,10組交點坐標(biāo)擬合結(jié)果如表1所示。

(2）選取平面XZ與直線y交點作為坐標(biāo)原點,如圖3所示。

重復(fù)10次實驗,10組交點坐標(biāo)擬合結(jié)果如表2

所示。

圖1實驗平臺搭建示意圖

圖2直線X與直線Y的交點示意圖

(3）選取平面Xy、平面yZ與平面XZ交點作為坐標(biāo)原點,如圖4所示。

重復(fù)10次實驗,10組交點坐標(biāo)擬合結(jié)果如表3所示。

從表中數(shù)據(jù)可以看出,3種擬合方法中,采用三面交點法擬合測量機(jī)坐標(biāo)系坐標(biāo)原點的不確定度最小。

3不同采點數(shù)擬合原點的不確定度

在激光跟蹤儀同一次開機(jī)的前提下,分別采用兩點采樣和多點采樣擬合測量坐標(biāo)系坐標(biāo)原點,本實驗多點采樣的采樣點個數(shù)取11,按測量機(jī)各軸行程均勻分布,各重復(fù)10次實驗,分別采用三面交點法處理實驗數(shù)據(jù),實驗結(jié)果如下。

(1）兩點采樣三面交點法擬合坐標(biāo)原點,如圖5所示。

圖5兩點采樣三面交點示意圖

重復(fù)10次實驗,10組交點坐標(biāo)擬合結(jié)果如表4所示。

)2）多點采樣三面交點法擬合坐標(biāo)原點,如圖6所示。

圖6多點采樣三面交點示意圖

重復(fù)10次實驗,10組交點坐標(biāo)擬合結(jié)果如表5所示。

由表中數(shù)據(jù)可以看出,多點采樣三面交點法擬合測量機(jī)坐標(biāo)系坐標(biāo)原點的不確定度最小。設(shè)測量機(jī)坐標(biāo)系原點坐標(biāo)的不確定度為6,取95%的置信區(qū)間,則測量機(jī)坐標(biāo)系原點坐標(biāo)x、y、Z的不確定度6x、6y、6:分別為0.005mm、0.0034mm、0.0046mm。將其不確定度進(jìn)行合成,則多點采樣三面交點法擬合測量機(jī)坐標(biāo)系原點的不確定度6為0.0076mm。

4結(jié)論

（1）基于激光跟蹤儀擬合測量機(jī)坐標(biāo)原點,線線交點、線面交點、三面交點3種擬合方法中,三面交點法擬合測量機(jī)坐標(biāo)系坐標(biāo)原點的不確定度最小。

（2）激光跟蹤儀采點建立測量機(jī)坐標(biāo)系,多點采樣擬合測量機(jī)坐標(biāo)系坐標(biāo)原點的不確定度小于兩點采樣的不確定度,采樣點個數(shù)越多,擬合坐標(biāo)系原點的不確定度越小。