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专利号: 2021109870503
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: 机床;其他类目中不包括的金属加工
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.基于向量方向测量的数控机床平动轴几何误差辨识方法,其特征在于,包括以下步骤:

S1、将精密数控转台安装在机床主轴附近,并可跟随主轴或者工作台一起平动;猫眼安装在精密数控转台上,并可跟随精密数控转台一起转动;

S2、将激光跟踪仪分时安装在机床正前方附近,将激光跟踪仪的位置定义为基站位置;

S3、控制精密数控转台每转过一定的角度θ,记下当前激光跟踪仪的测距数据,利用激光跟踪仪测量得到的测量点的距离数据,构建基于测量点欧矢距离的最小二乘模型,确定出激光跟踪仪自身仪器坐标系与精密数控转台坐标系间的齐次变换矩阵,从而确定出激光跟踪仪在转台上的各基站初始位置坐标;

S4、控制机床平动部件按预定的路径在沿机床轴线进给,机床每运动一定距离进行一次测量,安装在机床主轴上的精密转台依次旋转120度,测量点分别命名为A、B、C,激光跟踪仪先后在四个基站位置进行测量;

S5、利用激光跟踪仪测量得到的测量点与各基站的距离数据,建立非线性冗余方程组,按最小二成原理进行求解,确定出测量点的空间坐标;

S6、利用步骤S5中得到的平动部件沿轴线运动时的一系列测量点的空间坐标,通过A、B、C三点两两构成的3个向量 向量的方向将会在机床运动过程中发生改变,向量方向的改变仅与机床运动中的角位移误差有关,根据角位移误差引起的齐次变换矩阵和测量点构成一系列向量建立方程组,进行求解,即可辨识出各项角位移误差;

S7、利用步骤S5中得到的平动部件沿轴线运动时的一系列测量点的空间坐标和步骤S6中的到的各项角位移误差,通过取A、B中点为T,B、C中点为R,C、A中点为S,确定一系列新的点,对T、R、S分别建立运动误差方程,构成冗余方程组,带入各项角位移误差求解,即可辨识出各项线位移误差,从而完成完整的数控机床几何误差辨识。

2.根据权利要求1所述的基于向量方向测量的数控机床平动轴几何误差辨识方法,其特征在于,所述步骤S2中,至少选定四个基站位置,且任意三者不共线。

3.根据权利要求1所述的基于向量方向测量的数控机床平动轴几何误差辨识方法,其特征在于,所述步骤S3还包括以下步骤:S31、猫眼中心到转台回转中心距离初值的确定;

S32、激光跟踪仪所在基站位置初值的确定;

S33、基站标定。

4.根据权利要求1所述的基于向量方向测量的数控机床平动轴几何误差辨识方法,其特征在于,所述步骤S3中当精密数控转台每转过一定的角度θ时,控制转动部件停止运动,并记下当前位置激光跟踪仪的测量结果,然后将激光跟踪仪移动到下一个基站位置,重复上述测量过程,直至在所有基站位置都完成测量。

5.根据权利要求1所述的基于向量方向测量的数控机床平动轴几何误差辨识方法,其特征在于,所述步骤S4中,在每个基站位置至少测量四个不同的猫眼位置,以获取数据冗余,提高测量系统的可靠性和测量精度。

6.根据权利要求1所述的基于向量方向测量的数控机床平动轴几何误差辨识方法,其特征在于,所述步骤S4中,当平动部件运动到各测量点位置时,控制平动部件停止运动;当精密数控转台的转动部件运动到测量位置时,控制转台停止运动。

7.根据权利要求1所述的基于向量方向测量的数控机床平动轴几何误差辨识方法,其特征在于,所述步骤S1中将精密数控转台安装在车铣加工中心主轴附近的合适位置,并跟随机床工作台沿数控机床轴线方向一起平动,控制数控机床平动部件沿预先设定的路径沿机床轴线方向进给,在运动区域内,激光跟踪仪实时对平动部件的运动进行跟踪测量。

8.根据权利要求7所述的基于向量方向测量的数控机床平动轴几何误差辨识方法,其特征在于,所述数控机床平动部件沿机床轴线方向进给时,每运动一定距离分别对三个测量点进行测量。