三维激光追踪球杆仪成套测量装置与方法

（发布日期：2021 年10 月27 日）

一、基本信息

1.所在高校及学院：陕西科技大学机电工程学院

2.成果权属：陕西科技大学智能装备与信息物理研究所

3.技术负责人：李海涛;联系电话：15389448983

4.项目类型：装备制造

二、项目概况

（一）项目背景

本项目源自实地调研制造企业有关工业机器人及数控机床空间精度检测的实际技术需求,属于行业共性问题。

（二）项目简介

作为尖端工业发展的战略性基础装备，数控机床和工业机器人的精度综合测量难题始终难以解决。本团队经过前期调研与科研攻关，以位姿综合测量为切入点，突破了激光追踪测量、基站标定以及多自由度测量等关键技术，以更低的成本提供了该难题高效高精度的成套解决方案，国内外尚无此类成套技术的相关报道。项目已完成相关基础理论和三维模型建模，完成后可填充机床、工业机器人相关制造和应用企业在精度标定难题上的技术真空，发展潜力巨大。

目前，在数控机床和工业机器人的精度综合测量方面，激光跟踪仪因为其三维、动态激光跟踪测量的特点，是有效解决该测量难点的首选仪器，但依然存在以下不足：（1）激光跟踪仪成本高昂，单台价格约200 万，阻碍了其在工业领域的应用；（2）激光跟踪仪单站测量精度差，多站测量基站标定精度难以提高；（3）单点测量缺乏足够的误差信息，导致误差测量策略非常复杂。以上不足限制了激光跟踪测量在数控机床和工业机器人领域的进一步应用推广。降低成本、提高基站标定精度、丰富误差信息以及简化测量策略成为数控机床和工业机器人的精度综合测量领域亟待解决的关键问题。

（三）关键技术

3.1 机械式激光追踪技术

结合激光干涉仪和球杆仪，拟研究高精度的机械式追踪技术，包括长度实时调节的高精度伸缩装置、高精低阻双球铰、绝对测量标定技术以及激光器防倾覆技术，以上装置和技术制约着机械式激光追踪装置的精度和使用范围。采用机械式跟踪代替激光主动跟踪，有效降低了技术研发难度，降低仪器研制成本。

2.2 实物标准基站标定技术

基站标定精度是高精度激光追踪的前提。拟研制高精度实物标定装置，拟研究基于实物标准的基站标定方法，研制高精度实物标定装置，通过四个及以上不重复不共面的固定点的重复定位实现高精度基站标定。实物标准标定技术代替基站自标定技术，标定精度更高、误差量值可溯源。

2.3 位姿偏差多自由度测量技术

拟研究位姿偏差测量原理，实现数控机床运动轴六项几何误差和机器人末端定位误差的多自由度测量。空间位姿偏差测量代替单点空间位置误差测量，误差信息更加丰富，测量策略更加简单。