[發明專利]數控機床幾何精度辨識方法在審
| 申請號： | 201310637679.0 | 申請日： | 2013-11-29 |
| 公開（公告）號： | CN103791878A | 公開（公告）日： | 2014-05-14 |
| 發明（設計）人： | 田文杰;潘琪;張大衛;常文芬;聶應新;郭龍真 | 申請（專利權）人： | 天津大學 |
| 主分類號： | G01B21/22 | 分類號： | G01B21/22 |
| 代理公司： | 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201 | 代理人： | 李素蘭 |
| 地址： | 300072*** | 國省代碼： | 天津;12 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 數控機床 幾何 精度 辨識 方法 | ||
1.一種數控機床幾何精度辨識方法，基于九線誤差辨識法，其特征在于，該方法包括以下步驟：
步驟（1）、建立誤差辨識模型，即計算得到測量點P1在坐標xj位置處的9個誤差辨識方程矩陣：
式中，εx(xj)該測量點所在位置滾轉角誤差；為點Pi在位置j處的位置誤差向量；為位置矢量的反對稱矩陣，分別對應x,y,z三個坐標軸；為位置矢量的反對稱矩陣，且有：
步驟（2）、誤差檢測與誤差源辨識，具體包括以下操作：
選取測量方案，利用激光干涉儀檢測各測量線上的位置誤差，將檢測結果代入步驟（1）中所述方程，辨識運動部件的6維位姿誤差；
修正滾轉角偏差，其具體測量方法為：
（1）在主軸箱上同時或分別固定兩塊千分表，并將測桿與工作臺面接觸；
（2）當工作臺分別運動至xa、xb位置時，其中1≤a＜b≤n，記錄千分表讀數Δz′i(xa)、Δz′i(xb)，其中i＝1,2表示千分表序號；
（3）在四個測量點處根據式(5)分別得到4個Z向誤差方程式
由于工作臺面與X軸的不平行以及千分表測量基準與式(10)不同，導致千分表測量值與式(10)中等號左側的理論值并不對等。為解決這一問題，采用如式(11)所示的作差處理，建立兩者的聯系：
[Δz1(xb)-Δz1(xa)]-[Δz2(xb)-Δz2(xa)]=[Δz′1(xb)-Δz′1(xa)]-[Δz′2(xb)-Δz′2(xa)]???(11)
將式(4)、式(10)代入式(11)，即可求得偏差系數K，而后利用K值對九線法辨識出的滾轉角誤差進行修正，得到在機床坐標系下度量的滾轉角誤差；
步驟（3）、進行計算機仿真，首先給定當機床運動至坐標x時拖板的6項幾何誤差值，利用誤差映射模型得到測量點Pi(i＝1,2,3)理想的空間位置誤差，在理想值上線性疊加一個高斯噪聲作為實際測量結果的模擬值，而后分別求解傳統九線法與改進九線法得到的誤差源辨識結果，多次重復上述過程，分析兩種方法所得結果的統計特征，并比較兩者的差別。
2.如權利要求1所述的數控機床幾何精度辨識方法，其特征在于，所述測量點位置的優化規劃過程，包括以下步驟：
首先，計算優化目標
式中，σi表示第i個誤差源辨識結果的標準差；
然后，設計變量(測量點位置)：以及
最后，計算約束條件(測量空間限制)：
上式中，Xmin/Ymin/Zmin及Xmax/Ymax/Zmax表示工作臺允許布置的測量點坐標范圍；得到測量點的規劃原則為：第一點與第二點選在距所測軸線導軌最近測量面對角線的兩端點處，第三點選在最遠測量面內垂直于所測軸線的一條邊的中點處。
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