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专利号: 2019102046799
申请人: 西南交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种旋转轴位置偏差的误差矢量建模方法,其特征在于,包括:S1、根据旋转轴运动性质和位置偏差定义分析位置偏差对旋转轴运动的影响;

S2、根据指数积理论中旋量定义建立旋转轴运动旋量表达式;

S3、根据不同旋转轴运动性质构建A轴、B轴和C轴理想指数运动矩阵;

S4、根据不同旋转轴位置偏差分布,采用指数积理论构建A轴、B轴和C轴位置偏差影响下的实际指数运动矩阵;

S5、根据运动轴误差矩阵、理想运动矩阵和实际运动矩阵之间关系构建不同旋转轴的位置偏差变换矩阵;

S6、将所述不同旋转轴的位置偏差变换矩阵与运动轴基本几何误差项的误差矩阵比较,获得不同旋转轴的位置偏差影响;

S7、建立运动轴基本几何误差项的误差矢量,代入所述不同旋转轴的位置偏差影响,构建不同旋转轴位置偏差的误差矢量。

2.根据权利要求1所述的旋转轴位置偏差的误差矢量建模方法,其特征在于,所述步骤S2中的旋转轴运动旋量 为:其中,ω为旋转轴运动方向向量,p为旋转轴旋转轴线上一点坐标,x、y、z分别为直角坐标系上的三轴。

3.根据权利要求1所述的旋转轴位置偏差的误差矢量建模方法,其特征在于,所述步骤S3中根据不同旋转轴运动性质构建A轴、B轴和C轴理想指数运动矩阵的方法为:S3.1、根据A轴理想运动为围绕理想坐标系x轴旋转且旋转轴线是理想坐标系x轴的运动性质,构建A轴运动旋量 为:根据指数积理论得到A轴理想指数运动矩阵为:

其中,e为指数积理论中旋量的指数矩阵函数,α为A轴运动量;

S3.2、根据B轴理想运动为围绕理想坐标系y轴旋转且旋转轴线是理想坐标系y轴的运动性质,构建B轴运动旋量 为:根据指数积理论得到B轴理想指数运动矩阵为:

其中,β为B轴运动量;

S3.3、根结合C轴理想运动为围绕理想坐标系z轴旋转且旋转轴线是理想坐标系z轴的运动性质,构建C轴运动旋量 为:根据指数积理论得到C轴理想指数运动矩阵为:

其中,γ为C轴运动量。

4.根据权利要求1所述的旋转轴位置偏差的误差矢量建模方法,其特征在于,所述步骤S4中构建A轴、B轴和C轴位置偏差影响下的实际指数运动矩阵的方法为:S4.1、分析机床不同旋转轴位置偏差定义,得到A轴、B轴和C轴的位置偏差的分布为:A轴位置偏差为y方向的oay和z方向的oaz,B轴位置偏差为x方向的obx和z方向的obz,C轴位置偏差为x方向的ocx和y方向的ocy;

S4.2、得到A轴位置偏差影响下的运动性质为围绕坐标系x轴旋转但旋转轴线位置受位置偏差影响,并构建A轴位置偏差影响下的运动旋量 为:根据指数积理论得到A轴位置偏差影响下的实际指数运动矩阵为:其中,α为A轴运动量;

S4.3、得到B轴位置偏差影响下的运动性质为围绕坐标系x轴旋转但旋转轴线位置受位置偏差影响,并构建B轴位置偏差影响下的运动旋量 为:根据指数积理论得到B轴位置偏差影响下的实际指数运动矩阵为:其中,β为B轴运动量;

S4.4、根据C轴理想运动为围绕理想坐标系z轴旋转且旋转轴线是理想坐标系z轴的运动性质,构建C轴位置偏差影响下的运动旋量 为:根据指数积理论得到C轴位置偏差影响下的实际指数运动矩阵为:其中,γ为C轴运动量。

5.根据权利要求1所述的旋转轴位置偏差的误差矢量建模方法,其特征在于,所述步骤S5中构建不同旋转轴的位置偏差变换矩阵的方法为:S5.1、根据理想运动矩阵和实际运动矩阵,建立运动轴误差矩阵Tme:其中,Tmi表示运动轴m的理想运动矩阵,Tmr表示运动轴m的实际运动矩阵;

S5.2、代入A轴理想指数运动矩阵和A轴位置偏差影响下的实际指数运动矩阵,得到A轴位置偏差变换矩阵Tae:S5.3、代入B轴理想指数运动矩阵和B轴位置偏差影响下的实际指数运动矩阵建立B轴位置偏差变换矩阵Tbe:S5.4、代入C轴理想指数运动矩阵和C轴位置偏差影响下的实际指数运动矩阵建立C轴位置偏差变换矩阵Tce:

6.根据权利要求1所述的旋转轴位置偏差的误差矢量建模方法,其特征在于,所述步骤S6中获得不同旋转轴的位置偏差影响的方法为:S6.1、建立运动轴基本几何误差项的误差矩阵Tmse:其中,δkm为运动轴m在k方向上的线性几何误差,εkm为运动轴m在k方向上的角度几何误差,k=x,y,z;

S6.2、比较A轴位置偏差变换矩阵与运动轴基本几何误差项的误差矩阵,得到A轴位置偏差的影响为:引起y方向上的线性几何误差为–oay+oaycosα+oazsinα,引起z方向上的线性几何误差为–oaz+oazcosα–oaysinα;

S6.3、比较B轴位置偏差变换矩阵与运动轴基本几何误差项的误差矩阵,得到B轴位置偏差的影响为:引起x方向上的线性几何误差为–obx+obxcosβ–obzsinβ,引起z方向上的线性几何误差为–obz+obzcosβ+obxsinβ;

S6.4、比较C轴位置偏差变换矩阵与运动轴基本几何误差项的误差矩阵,得到B轴位置偏差的影响为:引起x方向上的线性几何误差为–ocx+ocxcosγ+ocysinγ,引起y方向上的线性几何误差为–ocy+ocycosγ–ocxsinγ。

7.根据权利要求1所述的旋转轴位置偏差的误差矢量建模方法,其特征在于,所述步骤S7中构建不同旋转轴位置偏差的误差矢量的方法为:S7.1、建立运动轴基本几何误差项的误差矢量ΔEm:ΔEm=[δxm,δym,δzm,εxm,εym,εzm]T;

S7.2、代入A轴位置偏差的影响,建立A轴位置偏差的误差矢量ΔEAe:ΔEAe=[0,(-oay+oaycosα+oazsinα),(-oaz+oazcosα-oaysinα),0,0,0]T;

S7.3、代入B轴位置偏差的影响,建立B轴位置偏差的误差矢量ΔEBe:ΔEBe=[(-obx+obxcosβ-obzsinβ),0,(-obz+obzcosβ+obxsinβ),0,0,0]T;

S7.4、代入C轴位置偏差的影响,建立C轴位置偏差的误差矢量ΔECe:T

ΔECe=[(-ocx+ocxcosγ+ocysinγ),(-ocy+ocycosγ-ocxsinγ),0,0,0,0]。