恭喜江苏集萃华科智能装备科技有限公司闫立方获国家专利权
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龙图腾网恭喜江苏集萃华科智能装备科技有限公司申请的专利一种整体叶盘六轴测量和误差补偿方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN115164809B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-02-18发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202210765849.2,技术领域涉及:G01B21/20;该发明授权一种整体叶盘六轴测量和误差补偿方法是由闫立方;张旭;徐卫飞设计研发完成,并于2022-07-01向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种整体叶盘六轴测量和误差补偿方法在说明书摘要公布了:本发明涉及整体叶盘叶片型面的检测技术领域,具体公开了一种整体叶盘六轴测量和误差补偿方法,包括:构建转台作为第六轴的三坐标六轴测量机,并建立空间误差模型,以及计算整体叶盘坐标系的旋转轴线的原点与矢量;依据旋转轴线的原点与矢量,计算出叶片坐标系旋转后相对于旋转前变化的等效旋转矩阵;利用Z‑Y‑X欧拉角得到叶片坐标系旋转后相对于旋转前变化的Z‑Y‑X欧拉角等效旋转矩阵,并求解出Z‑Y‑X欧拉角等效旋转矩阵中的测量补偿值;依据测量补偿值,实现三坐标六轴测量机对整体叶盘圆周叶片的精确测量。本发明提供的整体叶盘六轴测量和误差补偿方法,提升了三坐标六轴测量机对整体叶盘测量精度与效率,有效降低了测量机量程。
本发明授权一种整体叶盘六轴测量和误差补偿方法在权利要求书中公布了:1.一种整体叶盘六轴测量和误差补偿方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤S1:构建转台作为第六轴的三坐标六轴测量机;其中,所述构建转台作为第六轴的三坐标六轴测量机,还包括:验证转台作为第六轴的精度达标后,完成所述三坐标六轴测量机的配置,整个配置过程包括硬件连接、UCC软件配置和转台参数调节三个部分,采用放大器SPA3作为UCC控制器控制气浮转台运动的中转,硬件连接完成后,再对UCC软件系统进行匹配,并调节气浮转台的电流环、速度环以及位置环参数,若UCC控制器实现软硬件控制气浮转台成功回零,则所述三坐标六轴测量机配置完成;步骤S2:依据在测量整体叶盘时转台回转所引入的测量误差,建立空间误差模型;步骤S3:依据所述空间误差模型,计算整体叶盘坐标系的旋转轴线的原点P与矢量步骤S4:依据所述整体叶盘坐标系的旋转轴线的原点P与矢量计算出叶片坐标系旋转后相对于旋转前变化的等效旋转矩阵;其中,所述依据所述空间误差模型,计算在整体叶盘坐标系下旋转轴线的原点P与矢量依据所述整体叶盘坐标系的旋转轴线的原点P与矢量计算出叶片坐标系旋转后相对于旋转前变化的等效旋转矩阵,还包括:所述整体叶盘坐标系是绕转台坐标系的中心轴线旋转,当选择转台坐标系的X轴、Y轴以及Z轴中任意一个轴作为旋转轴时,则叶片坐标系旋转后相对于旋转前变化的等效旋转矩阵RKθ为: 式中,cθ=cosθ,sθ=sinθ,vθ=1-cosθ,且为旋转轴单位矢量,θ为整体叶盘随转台相对于最初位置的旋转角度,其符号由右手定则确定,即大拇指指向旋转轴矢量方向;此时,旋转轴单位矢量及起点P的描述是在第1片叶片坐标系下,在求解等效旋转矩阵RKθ之前,需要确定及起点而所述第1片叶片坐标系相对于转台坐标系的描述可以用,主轴单位矢量在转台坐标系单位方向分量表示: 式中,ΔXBC1、ΔYBC1、ΔZBC1为所述第1片叶片坐标系相对于所述转台坐标系的平移量,为所述第1片叶片坐标系相对于所述转台坐标系的主轴矢量,为所述转台坐标系相对于所述第1片叶片坐标系的描述,从中可以算出所述旋转轴线的原点P与矢量其中,还包括:根据所述旋转轴线的原点P与矢量计算转台旋转θ角度后,整体叶盘θ度位置叶片坐标系{Ci}相对于旋转前整体叶盘0度位置叶片坐标系{C1}的等效旋转矩阵RKθ;设旋转前整体叶盘0度位置叶片坐标系{C1}为整体叶盘的第1片叶片坐标系,旋转后整体叶盘θ度位置叶片坐标系{Ci}为整体叶盘的第i片叶片坐标系;首先,定义两个新的坐标系{C1'}和{Ci'},它们相互重合,且分别相对于第1片叶片坐标系{C1}与第i片叶片坐标系{Ci}具有相同的方向,原点P为旋转矢量起点坐标系{C1'}相对于第1片叶片坐标系{C1}的描述是: 同样,第i片叶片坐标系{Ci}相对于坐标系{Ci'}的描述是: 坐标系{Ci'}绕坐标系{C1'}旋转,旋转轴又经过原点P,结合所述等效旋转矩阵RKθ求出坐标系{Ci'}相对于坐标系{C1'}的描述则旋转后第i片叶片坐标系{Ci}相对于旋转前第1片叶片坐标系{C1}的描述为: 最后变换方程式,求出旋转后第i片叶片坐标系{Ci}相对于旋转前第1片叶片坐标系{C1}的描述步骤S5:利用Z-Y-X欧拉角对所述等效旋转矩阵的描述,得到叶片坐标系旋转后相对于旋转前变化的Z-Y-X欧拉角等效旋转矩阵,并求解出所述Z-Y-X欧拉角等效旋转矩阵中的测量补偿值;其中,所述利用Z-Y-X欧拉角对所述等效旋转矩阵的描述,得到叶片坐标系旋转后相对于旋转前变化的Z-Y-X欧拉角等效旋转矩阵,并求解出所述Z-Y-X欧拉角等效旋转矩阵中的测量补偿值,还包括:所述Z-Y-X欧拉角等效旋转矩阵中的测量补偿值包括X轴旋转角γ、Y轴旋转角β、Z轴旋转角α与三轴的平移量ΔX、ΔY和ΔZ;根据矩阵得到坐标系{Ci}相对于{C1}所做的旋转变换以及平移变换采用Z-Y-X的欧拉角来描述坐标系{C1}所做出的旋转,先将坐标系{C1}绕Z轴旋转α角,再绕Y轴旋转β角,最后绕X轴旋转γ角,在这种表示法中每次的旋转角度都是相对于上次的旋转,坐标系{Ci}相对于坐标系{C1}的Z-Y-X欧拉角等效旋转矩阵为: 式中,cα=cosα,sα=sinα,sβ=sinβ,cβ=cosβ,cγ=cosγ,sγ=sinγ;为求解所述Z-Y-X欧拉角等效旋转矩阵中的补偿值,X轴旋转角γ、Y轴旋转角β、Z轴旋转角α与三轴的平移量ΔX、ΔY和ΔZ,可以转化对矩阵求逆解,可以将矩阵的旋转3×3矩阵视为: 结合两个公式,可求得X轴旋转角γ、Y轴旋转角β、Z轴旋转角α:α=atan2r21,r11 γ=atan2r32,r33式中,atan2y,x是Matlab的双参变量的反正切函数,欧拉角将在以下范围-π<α<π、-π2<β<π2、-π<γ<π;步骤S6:依据所述Z-Y-X欧拉角等效旋转矩阵中的测量补偿值,实现所述三坐标六轴测量机对整体叶盘圆周叶片的精确测量;其中,所述依据所述Z-Y-X欧拉角等效旋转矩阵中的测量补偿值,实现所述三坐标六轴测量机对整体叶盘圆周叶片的精确测量,还包括:获取整体叶盘的第1片叶片坐标系;在所述第1片叶片坐标系下,使用所述三坐标六轴测量机对所述整体叶盘的第1片叶片进行测量;所述三坐标六轴测量机在进行整体叶盘θ角度对应的第i片叶片测量时,i=2,3,4...,第i片叶片的测量过程保持一致,转台只需回转一定θ角度值,将所述测量补偿值输入至所述三坐标六轴测量机中,所述三坐标六轴测量机的测头在原有朝向和原位置下进行整体叶盘的第i叶片测量,重复本步骤,完成整体叶盘圆周所有叶片的测量。
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