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。

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。

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。

关节臂坐标机示值校准不确定度分析作者：石韡蒋加平徐光洁来源：《中国新技术新产品》2019年第18期摘 ;要：JJF 1408—2013《关节臂式坐标测量机校准规范》仅给出了用标准球杆校准关节臂坐标机空间长度示值误差的方法。

该文将提出用3等量块校准关节臂坐标机空间长度示值误差的方法，并分析其不确定度，确定该方法的有效性。

确定此方法在校准实验室应用的科学性和可行性。

对于测量范围较小的关节臂测量机的空间尺寸的校准，使用量块进行校准尤为经济可行。

关键词：关节臂;量块;校准;方法;不确定度中图分类号：TB921 ; ; ; ; ; ; 文献标志码：A关节臂式坐标测量机也称便携式三维测量臂、曲臂式坐标测量机。

由于其便携性，广泛应用于汽车零配件、模具、钣金件、塑料制品、汽车整车等现场测量和检测。

作为测量器具，其示值校准显得尤为重要。

JJF 1408—2013颁布之前，部分校准机构就参照JJF 1064—2010《坐标测量机校准规范》用量块对关节臂测量机的空间尺寸示值进行校准。

JJF 1408—2013颁布之后，采用标准球杆对其空间尺寸示值进行校准的方法受到各校準机构的普遍重视。

但是由于标准球杆的制造工艺不成熟，国产厂家少，购置费用较高，很难得到普遍采用和推广。

1 测量任务及目标不确定度1.1 测量任务用900 mm三等量块校准测量臂空间测量直径1.2 mm，空间长度最大允许误差±0.025 mm 的关节臂坐标机的空间长度示值误差，并给出扩展不确定度。

1.2 测量任务目标不确定度U2 测量方法选用2块量块，短量块的长度为关节臂测量半径的50%～70%，长量块的长度为关节臂测量半径的120%～150%。

量块的摆放姿态为水平、垂直及45°。

每一个位置独立重复测量3次，同时用温度传感器对量块的温度进行实时测量，并计算量块的线膨胀值。

仪器测得值减去量块证书实测值和线膨胀值之和为示值误差，取3次测量结果中示值误差最大值为校准结果。

精确定位工厂自动化机械臂的校准技巧自动化机械臂在工厂生产线上扮演着重要的角色，它们能完成繁重、精细、高速的操作任务。

然而，由于各种原因，机械臂的校准可能会出现偏差，导致精确定位不准确，进而影响整个生产线的效率与质量。

本文将介绍一些精确定位工厂自动化机械臂的校准技巧，以保证其准确性和稳定性。

一、校准前的准备工作在进行机械臂校准之前，首先需要进行一些准备工作，以确保校准过程的顺利进行。

这些准备工作包括：1. 清理工作区域：确保机械臂周围的工作区域干净整洁，无杂物或妨碍机械臂正常运行的障碍物。

2. 确认校准参数：查阅机械臂的技术手册，准确了解需要校准的参数与方法，确保校准操作的正确性。

3. 确保电源供应：确保机械臂的电源供应稳定，并根据需要连接外部电源源。

4. 选择合适的工具：根据机械臂的型号和校准需求，选择合适的工具和设备，如激光测距仪、光栅尺等。

二、机械臂位置的校准方法机械臂的位置校准是保证其精确定位的基础，下面将针对不同类型的机械臂提供相应的校准方法。

1. 关节式机械臂关节式机械臂的校准主要包括关节角度的校准和关节坐标的校准。

关节角度的校准：（1）选择一种适合的校准方法，常见的方法有余弦定理法、回归分析法等。

（2）根据校准方法，合理选择校准点，通过给定的校准点进行测量，获取机械臂的实际关节角度。

（3）将测得的实际关节角度与标准关节角度进行比较，计算得到修正系数，并相应调整机械臂的关节参数。

关节坐标的校准：（1）根据校准方法，选择合适的校准点，通常需要在工作空间内选择多个点进行标定。

（2）通过测量每个标定点的实际坐标，计算得到机械臂的标定系数。

（3）根据标定系数，对机械臂的坐标参数进行调整，实现关节坐标的精确定位。

2. 笛卡尔式机械臂笛卡尔式机械臂的位置校准主要涉及末端执行器的坐标、姿态和法兰盘校准。

末端执行器坐标的校准：（1）选择适当的校准方法，常见的方法有标定板法、激光法等，根据实际情况选择合适的方法。

关节臂式坐标测量机垂直度误差标定方法王学影;王华;陆艺;张培培【摘要】为了实现对关节臂式坐标测量机垂直度误差的直接标定,提出两点对称法的标定方法.首先,建立了关节臂式坐标测量机的数学模型,得出运动学方程.其次,分析了关节臂式坐标测量机垂直度误差的标定原理,推导出垂直度误差的求解公式.最后,在ROMER Infinite 2.0型关节臂式坐标测量机上进行了实验,利用测量标准球的实验对标定结果的准确性进行了验证.通过标定可以提高关节臂式坐标测量机的精度,使关节臂式坐标测量机测量结果的相对误差由原来的0.384％减小到0.225％.【期刊名称】《农业机械学报》【年(卷),期】2016(047)011【总页数】6页(P408-413)【关键词】关节臂式坐标测量机;垂直度误差;两点对称法;标定【作者】王学影;王华;陆艺;张培培【作者单位】中国计量大学计量测试工程学院,杭州310018;中国计量大学计量测试工程学院,杭州310018;中国计量大学计量测试工程学院,杭州310018;中国计量大学计量测试工程学院,杭州310018【正文语种】中文【中图分类】TH721近几年，随着工业生产越来越趋向智能化、柔性化、集成化和自动化，对高精度的测量仪器的需求也越来越大[1-2]。

关节臂式坐标测量机因具有体积小、质量轻、便于携带、测量灵活量空间大等优点而得到广泛的应用。

但是关节臂式坐标测量机特殊的结构给测量系统引入了很多误差源，从而影响了测量精度。

采用高精度的标定方法可以有效提高关节臂式坐标测量机的测量精度[3]。

标定的对象主要有长度量和角度量两种，角度的偏差对关节臂式坐标测量机的精度影响较大。

对长度量标定方法的研究较多而对于角度量的标定方法的研究较少。

对角度量标定方法的研究逐渐成为一个热点。

许多学者都对关节臂式坐标测量机与角度量相关的各种误差进行了研究。

高贯斌等[4]对关节臂式坐标测量机关节转角误差进行了研究；杨新刚等[5]利用激光干涉仪回转轴校准系统建立了一种综合考虑大周期误差及小周期误差的三次封闭样条与三角函数相叠加的回转运动误差补偿模型，对整个行程的关节误差进行补偿。

图1组合式殷钢球棒标准球窝是专门用于关节臂式坐标测量机校准的专用工具。

其材质采用钢制结构，主体为1.5英寸标准金属球，其圆度指标达到2μm。

从一侧去除内部材料，在球心位置处构造出一个标准锥窝，锥窝与测头球径（常用3mm或6mm等）相切，此时测头中心与标准球窝的球心相合，如图2所示结构，其精度达到±0.015μm。

校准过程中将标准球窝放置于球棒两端，并使锥窝开口方向同向图2标准球窝支撑尺架安装在球棒姿态调整装置顶部，由主体型材和支撑座构成，可用于对球棒的支撑和夹持，在支撑过程中通常采用艾力点支撑方式，提高标尺的稳定性和精度。

球棒姿态调整装置安装在支撑架顶部（如图3所示）过沿转轴旋转以实现球棒0~90°方向的位置调整，拧紧锁紧把手即可实现固定。

支撑架主要由碳纤维支撑组件、升降组件和抱紧组件如图4所示），其中碳纤维支撑组件和升降组件主体均由碳纤维材质构成，其余连接件由铝合金材质制作，从而保证该架体具有足够的稳定性和轻便型，便于安装运输。

使用过程中松开抱紧组件，可以提起升降组件至指定工作位置，再进行抱紧既可。

之后再通过球棒姿态调整装置调整角度，进行测试。

图4激光对中仪校准装置效果图球窝球棒支撑尺架球棒姿态调整装置支撑架3关节臂示值误差测量结果不确定度分析根据JJF1408-2013规范要求，选用两个标准球棒，短球棒长度L 1=（50~70%）R ，长球棒长度L 2=（120~150%）R 。

对关节臂式坐标测量机在不同的摆放位置下测出球棒的实测长度L i ，每一位置独立重复测量3次，取每个位置的长度测量值L i 与标准球棒中心长度值L cal 之差的最大值作为空间长度示值误差校准结果。

3.1测量重复性引入的不确定度在同一条件下，对关节臂式坐标测量机示值误差进行6次连续测量，得到一个测量列（1050.687，1050.681，1050.685，1050.693，1050.682，1050.688），则重复测量引入的标准偏差为：≈4.4μm 测量中取3次测量的平均值作为测量结果，u 1=S （x ）/3√≈2.5μm3.2标准球棒引入的不确定度分量根据溯源的校准证书可以得到，，服从正态分布，取k=2 3.4标准球棒的线胀系数测量误差引入的不确定度标准球棒的材质为殷纲（4J36）材质，3.5合成标准不确定度评估由于各标准不确定度分量互不相关，合成标准不确定度为：3.6扩展不确定度评估取包含概率p=95%，k=2则：3.7不确定度评定主体旋转机构转轴锁紧把手图3球棒姿态调整装置。