关节臂测量设备测头校准方法

机械臂校准方法
机械臂校准是确保机械臂运动和位置准确的重要步骤。

以下是一些常见的机械臂校准方法：
1.手动校准：操作人员通过手动控制机械臂移动到预定位置，并使用外部工具
或仪器对其进行校准。

这通常需要经验丰富的技术人员来调整关节和连接。

2.基于引导标定的视觉校准：利用相机系统和引导标定工具，通过捕捉机械臂
末端位置和相应的实际位置来进行校准。

这种方法适用于需要高精度和复杂运
动的机械臂。

3.激光跟踪：使用激光跟踪系统测量机械臂的位置和姿态，通过与实际目标位
置进行比较来进行校准。

这种方法通常用于需要高精度的应用。

4.机器视觉：利用机器视觉系统捕捉机械臂的实际位置，并与目标位置进行比
较。

这种方法适用于需要精确识别和定位的任务。

5.重力补偿：校准时考虑机械臂的负载和工作状态，以便在不同工作条件下获
得更准确的位置和运动。

6.内置传感器校准：一些先进的机械臂具有内置传感器，可以通过内部算法对
位置和运动进行实时校准。

7.自动化校准：利用自动化工具和算法，使机械臂能够自主完成校准过程，减
少人工干预。

不同的机械臂和应用场景可能需要不同的校准方法。

选择适当的校准方法取决于精
度要求、应用需求以及机械臂的设计和性能特点。

关节臂三坐标测量仪使用方法1. 简介关节臂三坐标测量仪是一种用于测量物体三维空间位置和姿态的精密测量设备。

它采用关节臂结构，能够灵活自由地移动和旋转，具有高精度和高稳定性，广泛应用于工业制造、机械加工、航空航天等领域。

本文将详细介绍关节臂三坐标测量仪的使用方法，包括设备准备、操作步骤、数据处理等内容，帮助用户快速上手并正确地使用该设备。

2. 设备准备在开始使用关节臂三坐标测量仪之前，需要进行以下准备工作：2.1 检查设备完整性检查设备是否完整，并确保所有零部件齐全。

包括主机、控制器、触发器、传感器等。

2.2 连接电源与通信线路将主机与电源连接，并确保电源正常工作。

同时，根据需要连接通信线路，以实现与计算机或其他外部设备的数据传输。

2.3 安装校准板校准板是关节臂三坐标测量仪的重要配件，用于校准设备的测量精度。

将校准板固定在测量区域内的合适位置，并确保其表面平整、无损坏。

2.4 调整设备位置根据实际需求，调整关节臂三坐标测量仪的位置和方向，使其能够覆盖待测物体的整个空间范围。

3. 操作步骤关节臂三坐标测量仪的操作步骤如下：3.1 打开软件在计算机上打开关节臂三坐标测量仪的控制软件，并确保与设备正常连接。

3.2 标定设备在进行实际测量之前，需要对关节臂三坐标测量仪进行标定。

按照软件提示，依次进行零点标定、轴向标定和角度标定等步骤，以确保设备的测量精度和准确性。

3.3 设置测量参数根据待测物体的特点和需求，设置合适的测量参数。

包括采样频率、数据存储方式、坐标系选择等。

3.4 放置待测物体将待测物体放置在关节臂三坐标测量仪的测量区域内，并调整其位置和姿态，使其符合测量要求。

3.5 进行测量点击软件界面上的“开始测量”按钮，关节臂三坐标测量仪将自动进行测量。

在此过程中，设备会通过传感器采集物体的位置和姿态信息，并实时显示在软件界面上。

3.6 数据处理与分析测量完成后，可以对采集到的数据进行处理和分析。

常见的处理方式包括数据平滑、滤波、坐标转换等。

测量设备检定校准流程
1. 引言
本文档旨在说明测量设备检定校准的流程和步骤。

测量设备的准确性对于确保产品质量和工作效率非常重要，因此进行周期性的检定校准是必需的。

2. 检定校准流程
2.1. 设备准备
在开始检定校准之前，需要做好适当的设备准备工作。

这包括确保测量设备处于良好状态，并且有适当的校准工具和参考标准可用。

2.2. 校准前测试
在进行正式的校准之前，需要进行校准前测试以确定设备的初始状态。

这包括检查设备的功能性和性能，以及校准所需的环境条件是否满足要求。

2.3. 校准过程
校准过程涉及对测量设备进行一系列准确的测量，并与已知精
度的参考标准进行比较。

校准过程应按照预定的校准程序进行，并
记录每个步骤的结果。

2.4. 校准结果评估
校准完成后，需要评估校准结果以确定设备的准确性和可靠性。

这包括计算误差，并与规定的校准容差进行比较。

2.5. 校准报告和记录
完成校准后，需要生成详细的校准报告和记录。

校准报告应包
括设备的标识信息、校准结果、误差计算和任何建议的校准调整。

2.6. 后续操作
根据校准结果，需要采取适当的后续操作。

这可能包括调整设备、更换零件或重新进行校准。

3. 结论
测量设备的检定校准流程是确保准确测量的关键步骤。

按照本
文档所述的步骤进行检定校准，可以提高测量设备的准确性和可靠性，从而确保产品质量和工作效率的提升。

提高关节臂式坐标测量机测量精度的关键技术作者：郑大腾肖忠跃周燕辉来源：《河北科技大学学报》2014年第01期摘要：在不增加关节臂式坐标测量机硬件成本的基础上，为了提高测量精度，讨论了几点关键技术。

分析了一个测量模型的不足，提出了一机多模思想；分析了空间误差的不均匀性，探讨了最佳测量区；分析了随机采样的弊端，研究了数据采集技术；分析了标定技术的难点，论述了标定内容。

关键词：关节臂式坐标测量机；测量精度；一机多模；最佳测量区；数据采集；标定中图分类号：TH721文献标志码：AEmail：yizh9026@关节臂式坐标测量机是非正交坐标测量系统的一种类型，它不似传统的正交坐标测量机沿着相互正交的导轨而运动，其具有人体手臂关节灵活的特点，便于探测到正交坐标测量机不易深入的工件部位实现测量，并且具有体积小、质量轻、便于携带、采样速度快，有利于在线测量等优点，其应用前景越来越广泛[12]。

关节臂式坐标测量机采用模拟人臂的结构，其测量系统包含机械结构、电气系统以及软件3部分，其中机械结构主要由基座1、立柱2、旋转关节3、测量臂4、测头5等组成，如图1所示。

图1关节坐标测量机结构Fig.1ACMM's structure在标定了坐标测量机关节零位误差、关节轴线不垂直度误差、偏置量误差、各杆件有效长度误差和测头长度误差后，根据安装在各个关节处的编码器读数通过标定好的测量模型就可以得到测端的坐标，再由软件按一定的评定准则可获取被测工件的相对位置、长度、形状和形位公差等参数。

分析国内外关节臂式坐标测量机的结构特点，其结构并不复杂，但由于关节臂式坐标测量机是一种多级串联式的系统结构，其误差源较多，且误差具有逐级累积的特点，造成测量机的总误差较大。

为了减小误差，提高精度，现有研究成果以及国外公司品牌产品均要求在高精度硬件制造技术基础上，优化测量机的结构尺寸，构建更合理的测量模型，但对影响测量机的深层次精度问题研究较少，并且产品价格较高影响了其普及应用[36]。

打开Stylus system下拉菜单选择Probing system qualification弹出此对话框将A,B改为0.0按此按钮,测头将转到0,0角测头转换完毕后按此按钮关闭此窗口点击点击弹出此对话框—按OK 5秒后取下测臂换上Master测臂点击在此选择MasterProb 点击OK 确认并关闭窗口点击弹出此对话框在此选择3点击OK 确认弹出此对话框提示在标准球上打点(Y 向,球心)注意: 此时标准球的摆放方向1:标准球向外2:ZIESS 标志平行于整车坐标系X 3:标准球周围有足够空间供测量机运行测量机将自动测球完成后出现此按钮点击此按钮,将弹出警告窗口,按OK,测量机将弹出窗口并自动测量12个角度.弹出此对话框弹出此对话框自动测量12个角度完成后,点击此按钮,关闭窗口点击此按钮弹出此窗口点击弹出此对话框—按OK 5秒后取下测臂换上14号测臂点击查看S的值<0.02开始在此选择14弹出此对话框点击OK确认并关闭窗口在此选择14号测杆的1号测针按此按钮弹出此对话框按此按钮弹出此对话框自动测量12个角度完成后,点击此按钮,关闭窗口查看S的值<0.02在此选择14号测杆的2号测针按此按钮弹出此对话框按此按钮开始弹出此对话框按此按钮在此选择14_2.cal按此按钮打开文件弹出此对话框提示(用2号针在X方向)打1点弹出此对话框自动测量4个角度完成后,点击此按钮,关闭窗口在此选择14号测杆的3号测针按此按钮弹出此对话框按此按钮的值<0.02开始开始弹出此对话框按此按钮在此选择14_2.cal按此按钮打开文件弹出此对话框提示(3号针在Z方向打)1点开始弹出此对话框自动测量4个角度完成后,点击此按钮,关闭窗口查看S的值<0.02弹出此对话框在下拉菜单中选6弹出此对话框点击Edit点击Delete 点击OK1243开始在下拉菜单中选1弹出此窗口点击Edit点击Define shaft stylus 点击OK 1注意:重复2次1,2,3,4,5,6,7,8在2号针上添加7号测针在3号针上添加8号测针自此完成侧头校订填写测针半径0.75填写测针距1号针球心3246开始。

关节臂式坐标测量机校准装置校准方法关节臂式坐标测量机校准装置校准方法1.范围本方法适用于关节臂式坐标测量机的校准。

2.引用文献本方法引用下列文献：JJF1071--2010《国家计量校准规范编写规则》ASME B89.4.22 关节臂式坐标测量机性能评估方法注：使用本校准方法时，应注意使用上述引用文献的现行有效版本。

3.校准条件3.1温度条件应根据受检测量臂的测量不确定度或用户约定要求确定，温度变化不应超过1.0℃/h 。

3.2各活动部分的作用应平稳可靠，无松动和卡住现象，测量轮与被测件之间无滑动。

4.校准项目及校准方法4.1用目视和手动检查外观及各部分相互作用4.2此处用标准球法测量在每一次位置处，测量标准球至少5个点（4个点分布在赤道上，1个点位于球的一级）测量时，在每一位置处，将测量臂从左方摆动到右方约180°，同时旋转腕关节约90°，拟合求球心坐标。

重复测量至少6次，得到6个球心坐标，单轴坐标的最大值和最小值之差的二分之一为x δ ，y δ ，z δ ，取x δ ，y δ ，z δ的最大值为测量结果。

()()max min 2i i x x x δ-= （1） ()()max min 2i i y y y δ-= （2）()()max min 2i i z z z δ-=（3）4.3空间长度示值误差选用两个标准球杆，短球杆长度()50%~70%i L R = ,长球杆长度()2=120%~150%L R R，为测量臂测量半径。

测量臂的球形工作范围分为4个相等的象限，球半径等于测量臂测量半径，球心为肩关节的角度编码器的中心，仪器的安装平面为赤道平面。

标准球杆的摆放姿态为水平、垂直及50°倾斜；摆放位置以赤道平面为界分高位和低位；摆放距离是指从标准球杆中心到仪器中心的距离，以50%R 为界分远近。

摆放方向是指球杆或延长线与球的关系，当球杆或延长线不通过球心时表示为切向，通过球心为径向。

关节臂三坐标的计量标准
关节臂是指机器人或者工业机械中的一种装置，用于实现多个自由度的运动。

关节臂通常由多个关节连接而成，每个关节都有自己的坐标系统。

在计量标准方面，关节臂的三坐标通常指的是空间中的三个坐标轴，通常是X、Y、Z轴，用于描述关节臂末端执行器的位置。

在关节臂的计量标准方面，有几个重要的方面需要考虑：
1. 精度标准，关节臂的三坐标计量需要满足一定的精度标准，这涉及到测量设备的精度、测量方法的准确性以及数据处理的精度等方面。

通常会使用国际上公认的计量单位和精度标准进行测量。

2. 校准方法，关节臂的三坐标计量通常需要通过校准方法来确保测量的准确性和可追溯性。

校准方法包括静态校准和动态校准，静态校准是在静止状态下进行的，而动态校准则是在关节臂运动过程中进行的。

3. 测量设备，关节臂的三坐标计量通常需要使用相应的测量设备，例如三坐标测量机、激光测量仪、编码器等。

这些测量设备需
要具备足够的精度和稳定性，以确保测量结果的可靠性。

4. 数据处理，关节臂的三坐标计量通常会产生大量的数据，这
些数据需要进行有效的处理和分析，以得出关节臂位置的准确坐标。

数据处理涉及到数据采集、数据清洗、数据分析和结果展示等环节。

总的来说，关节臂的三坐标计量标准涉及到精度标准、校准方法、测量设备和数据处理等多个方面，需要综合考虑，以确保关节
臂的运动位置能够满足工程或生产的要求。

ASME B894.22-2003April VDI/VDE2617-9-2006等效直径性能检测(E f fe c t i v e Diameter Performance T est):测检测球得到与校准值的最大偏差,此项检测用于暴露机器是否超差、测头的回差大小及不合适的测头校准。

检查项目及定义探测误差(Probing Errors)：尺寸误差PS，形状误差PF，位置误差PL关节臂测量机(AACMMs)检定标准对比(ASME B894.22-2003April相对于VDI/VDE2617-9-2006检查项目及定义关节性能的单点检测(Single PointArticulation Performance Test)：在检测空间一固定被测点到参考点的距离误差，检测对同一点提供相同值的能力，表示关节臂各部分组合后的性能，利用统计的方法可以得到标准偏差及95%置信度的扩展不确定度误差。

空间检测(Volumetric performance):用己校准的标准器(球棒)在量程内许多位置进行距离测量。

尺寸示值误差(Error of Indication for size)所用标准器球度为被测公差的1/5，直径为10mm-50mm的高精度标准球;球棒距离精度为空间性能检测公差的1/5；所用球座的位置重复性为要求的1/5。

所用标准器球度为被测公差的1/5，直径为10mm-50mm的高精度标准球;量块或球棒，精度为测量机空间误差的1/5。

等效直径性能检测检测方法:在关节臂的行程中间处，对己校准的检测球测3次直径，每次测9点，然后计算与校准值的最大偏差(不考虑正负号)，作出报告。

测点分布为1点在极点，4点在赤道均布，另4点在与赤道成450°的圆上均布，但绕极轴转450°。

探测误差检测检测方法:在平面内分成三个120°分区，离中心小于臂长30%、30%-70%及70%的地方，高度在零平面、低于基准平面-20%臂长，高于工作平面50%臂长处，总共把标准球如图放在三个地方。

关节臂测量设备测头精度校准关节臂测量设备测头校准分为：单点校准法、平面校准法和标准球校准法，标准球校准法和平面校准法最为常用。

单点校准测头方法双击“CimCore Arm Utilities ”图标进入Arm Utilities软件，点击“Init”按键，机器连接后单击“Probe Calib”快捷键进入测头校准程序内。

1、在“Method”选择框内选“Single Point”；2、在“Measure Against Nominal Data”选择框内选“No”；3、安装待校准的测头；4、点击“OK”进入下一界面；5、点击“Next”下一步；点击“Resume Measure”进行测头校准，此校准过程分前后左右四个方向，每个方向5个点，每组内每个点与点之间的夹角为20度。

请见下图测完20个点后按住中间测量键，2~5秒退出测量程序点击“Next”按键进入下一界面Max Error 值小于0.15点击“Yes”保存。

点击“Finish”退出测头校准程序（注：Max数值越小代表测头精度越好）平面校准测头方法双击“CimCore Arm Utilities ”图标进入Arm Utilities软件，点击“Init”按键，机器连接后单击“Probe Calib”快捷键进入测头校准程序内。

1、在“Method”选择框内选“Plane”；2、在“Measure Against Nominal Data”选择框内选“Yes”；3、安装15MM钢测头;4、点击“OK”进入下一界面；5、点击“Next”下一步；点击“Next”进入下一步点击“Start Measurements”进入测量程序(注：平面校准法是通过对比的方法来校准测头，即使用15mm标准测头与待校准测头测量同一平面，此平面精度要在0.07mm以下)测头角度与垂线成20度夹角按钮向右测头角度与垂线成20度夹角按钮向左测头角度与垂线成20度夹角按钮朝向机器测头角度与垂线成20度夹角按钮背离机器测头顶端垂直与平面使用15mm标准球测量时只需测量6个点即可，完毕后按住中间测量键2~5秒点击“Next”进入下一步卸下15mm标准球换上待校准的测头点击“Next”进入测量程序。

关节臂三坐标测量机操作规程（ISO9001-2015/IATF16949-2016）1.0适用范围关节臂依靠其便携，高精度等优势，广泛用于汽车，模具，检具，航天等相关行业。

2.0操作方法2.1 机器安装2.1.1 打开包装箱，双手提取测量臂FaroArm,注意不要让各关节受力。

2.1.2 机器安装之前磁力底座跟安装磁力底座的位置都要擦干净，磁力底座固定好后，设备跟磁力底座接口（安装在三角架上）要用专用工具拧紧，注意扭矩适中。

利用绑带绑缚测量臂，防止其自由落下而损伤关节，注意每次测量完成都要将测量臂复位绑缚好。

2.1.3 安装探针时一只手握住FaroArm末端的按钮区域；顺时针旋转探针，将探针转入FaroArm，使用12mm扳手拧紧探针转矩扳手拧紧另一端，注意扭矩适中。

2.1.4 设备连接到计算机，通过数据线、电源线、将测量机跟电脑连接，将电池安装到测量臂主机上充电，注意检查是否连接正确，打开电源后电源指示灯亮，打开电脑及测量软件界面，插入加密狗，测量软件界面显示设备连接完好。

2.2 探针校准2.2.1 打开测量软件，在设备选项上点硬件配置图标打开设备控制面板，选中探针管理。

根据需要选择3mm球探针、6mm球探针。

2.2.2 选择“探针校准器”，将其固定。

2.2.3 在测量软件界面选择校准。

2.2.4 进行探针校准。

2.3 测量2.3.1 除了常规测量之外，对超出测量臂范围的大型工件，可以用三个“蛙跳球”进行位置移动转换测量。

2.3.2 在测量过程中不允许用力压迫探针，测量力道要均匀，测面测点尽量垂直探针，测量圆探针保护在45度的角度，减少误差。

2.3.3 每次测完步骤后测量臂复位及绑缚带绑缚，起到保护关节作用。

3.0注意事项3.1 要注意软件界面对测量臂FaroArm关节转动极限位置的报警提示，尽量减少测量臂在接近极限的状态下测量，延长设备使用寿命3.2 定期探针校准，在温差变化过大的情况下必须对探针进行校准在进行测量。

激光扫描式关节臂测量机作业规程硬侧头：每周检验一次，并将检验后的精度检验报告存到同一个文件夹内作为以后判断机器精准度是否合格的依据（检验时，尽量在无振动且能够牢靠固定机器和标准尺的地方进行）。

打开软件，出现以下界面单点重复精度：使用Φ16不锈钢测头在标准尺中间的圆窝里取有效点10个（转一圈取点10个即可），取点时保持测头与标准尺垂直，要求Range/2值在0.028mm 以内为合格。

长度重复精度：使用Φ16不锈钢测头在标准尺两侧的圆窝里取点来回5次，共有效点10个，取点时保持测头与标准尺垂直，要求Range/2值在0.040mm 以内为合格.。

激光侧头每天开机时必须校检一次。

开机前准备：① 打开UPS 稳压器② 打开控制盒电源圆形（预热1-2分钟），Ready 灯变绿之后打开方形开关，再打开测量臂开关。

③ 确认网线，USB 线连通（重要）。

④ 打开扫描软件Scanworks, 进行原点复归：将关节臂各个关节旋转±15°，将会听到“叮”的响声，以复位界面提示和复位界面最后消失为准。

开始校验（每次开机必须校验）：把第一个可下拉区域Defaultscan 改为Calibration，如下图选择页面左侧第四个按钮，如下图出来标题为Calibrate 的页面，点击左下角按钮开始，如下图左侧为长度右侧为单点分别校验标准球5个方向（水平成120°夹角3个方向和垂直上方90°夹角2个方向）3次（屏幕的左上、右下、下中）成像，共15次成像，要求结果AvgErr 值小于0.05，MaxErr 值小于0.15，确定即可。

再选择之前的Calibration 改为Defaultscan 。

扫描标准球：在四个方向（水平成120°夹角3个方向，正上方）扫描标准球，点击如下按钮出现一个页面，如下图，点击红色区域出来一个小对话框，之后点击Dismiss 结束。

然后点击红色区域，见下图出现以下对话框，点击Dismiss 继续，点击Dismiss 结束。