[發明專利]一種五軸數控機床回轉軸幾何誤差檢測方法

有效

• 申請號: 201710421168.3
• 申請日: 2017-06-08
• 公開（公告）號: CN107186548B
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 發明（設計）人: 劉巍;李輝;李肖;潘翼;嚴洪悅
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: B23Q17/24
• 分類號: B23Q17/24
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 關慧貞

本發明一種五軸數控機床回轉軸幾何誤差檢測方法屬于機床精度檢測技術領域，涉及一種五軸數控機床回轉軸幾何誤差檢測與辨識方法。檢測方法中，利用雙目相機采集“回”字形靶標圖像信息用于表征回轉軸實際運動信息，經過相機標定、圖像處理、最終獲得特征點三維坐標信息，其運動軌跡表示回轉軸上一點的空間運動軌跡。結合機床多體系統理論以及其次坐標變換理論，對回轉軸與位置無關的誤差PIGE和與回轉軸運動位置有關的誤差PDGE進行辨識與測量。該方法有效的解決了機床回轉軸幾何誤差辨識與檢測的問題，測量過程簡單快速，測量效率高。測量過程中對機床運行軌跡要求簡單，無需其他軸配合，避免引入其他軸聯動誤差。

技術領域

本發明屬于機床幾何誤差檢測領域，涉及一種五軸數控機床回轉軸幾何誤差檢測方法。

背景技術

隨著制造技術的不斷進步，對具有復雜幾何形狀和高精度的機械零件的需求急劇增加，五軸機床因具有3個直線運動軸和2個旋轉運動軸，相比于傳統的三軸機床，能夠在2個旋轉方向上提供進給，使機床加工過程更加靈活，因此愈來愈多的五軸機床被應用到制造行業，在五軸數控機床研究中，如何提高其加工精度成為主要關注點。機床幾何誤差能很好的反應零件的加工品質，機床幾何精度的快速、準確標定是能很好的提高數控機床的加工精度。然而五軸機床相比傳統三軸機床的拓撲機構更加復雜，機床各運動部件間相互關聯、相互影響，這給機床各部件的幾何精度標定工作，尤其是五軸機床回轉軸精度的標定帶來了很大困難。快速、準確的檢測和辨識五軸機床的回轉軸幾何誤差直接影響著五軸機床的誤差補償和維護工作。

目前五軸機床幾何誤差的檢測手段主要有：球桿儀檢測法、激光干涉儀檢測法、R-test檢測法、探針檢測法以及實際加工檢測法等。浙江大學傅建中,專利號為:CN103878641 A“一種五軸數控機床通用的旋轉軸幾何誤差辨識方法”利用球桿儀測量設備建立了五軸數控機床回轉軸幾何誤差測量模型，辨識了兩個回轉軸的16項幾何誤差，但該方法需要球桿儀的3種測量模式，并且測量精確受到球桿儀安裝精度的影響，測量周期較長。清華大學劉辛軍,專利號為:CN 105479268 A“基于RTCP的五軸數控機床擺動軸幾何誤差辨識方法”發明了一種具有RTCP功能的五軸數控機床擺動軸幾何誤差通用測量方法，測量了擺動軸的多項幾何誤差測量，該方法只針對五軸機床擺動軸，測量目標比較單一。華中科技大學周向東,專利號為:CN 105136031 A“一種五軸聯動機床旋轉軸的幾何誤差連續測量方法”，利用激光跟蹤儀結合3個激光靶球測量五軸機床回轉軸與擺動軸的幾何誤差，但是激光跟蹤儀俯仰角定位精度低，對誤差的測量精度有一定的影響，并且激光靶球造價高，整體測量設備費用偏高。

發明內容

本發明要解決的問題是克服現有技術缺陷，發明一種五軸機床回轉軸幾何誤差檢測方法。利用雙目相機采集貼在回轉軸上的“回”字形靶標后經圖像處理、數據處理得到“回”字形靶標角點位置信息并用以表征回轉軸的運動信息，結合機床多體運動理論與齊次坐標變換理論實現五軸機床回轉軸幾何誤差的測量。此方法避免測量過程中因測量設備安裝而引入的安裝誤差、簡化測量過程、提高測量效率實現多項幾何誤差的同時測量與辨識，拓展了機器視覺在測量方面的應用。

本發明采用的技術方案是一種五軸數控機床回轉軸幾何誤差檢測方法，其特征是，利用雙目相機作為測量儀器，獲取貼在五軸機床回轉軸上“回”字形靶標角點的三維坐標信息，結合機床多體運動模型與齊次坐標變換理論，實現對五軸數控機床回轉軸PIGE誤差和PDGE誤差的辨識與測量。具體測量步驟如下：

第一步，搭建雙目測量裝置，并對雙目相機進行標定

搭建雙目測量系統時，雙目相機成一定角度固定在五軸機床Z軸上,其中左相機2，右相機3，在進行相機安裝時要保證左相機2和右相機3有合適的公共視場。