[發明專利]鏡像銑削系統的五軸結構誤差測量方法、系統及裝置

有效

• 申請號: 201810376777.6
• 申請日: 2018-04-25
• 公開（公告）號: CN108614520B
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發明（設計）人: 張盛桂;高誠;何昭巖;鄭博森;李中凱
• 申請（專利權）人: 中國航空制造技術研究院
• 主分類號: G05B19/401
• 分類號: G05B19/401
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種鏡像銑削系統的五軸結構誤差測量方法、系統及裝置。該方法包括：構建幾何模型步驟，基于多體系統運動學理論，建立鏡像銑削加工區的刀具中心點P₀和支撐頭的支撐中心點P₁在運動過程中的空間定位誤差的幾何模型；采集位姿數據步驟，通過鏡像銑削系統加工頭上的位移測量裝置，在預定的測量路徑下采集P₀和P₁的位姿（位置和姿態）數據；計算動態誤差步驟，將采集到的P₀和P₁的位姿數據進行計算處理，獲得五軸結構運動誤差的特征值；數據反饋調節步驟，基于五軸結構運動誤差的特征值，將五軸結構的誤差補償數據反饋至鏡像銑削系統的控制系統，控制系統控制調節五軸結構按照誤差補償數據運行，使支撐頭跟隨加工頭同步運動。

技術領域

本發明涉及機床設備技術領域，特別是涉及一種鏡像銑削系統的五軸結構誤差測量方法、系統及裝置。

背景技術

隨著制造技術的不斷發展，鏡像銑削技術成為蒙皮加工的新型技術，是未來大型薄壁構件機械加工的主要方式。實踐中，由于制造、裝配、控制及運動過程中熱變形、摩擦、振動和慣性等各種因素會引起五軸結構誤差，使得設備的實際運動軌跡難以同理想軌跡相吻合，造成加工誤差，影響了被加工件的加工精度。

鏡像銑削設備涉及到一個五軸結構的數控銑削加工頭和一個五軸結構的跟隨支撐機構，該支撐機構的作用是在蒙皮銑削加工過程中，實現對蒙皮的法向支撐，保證工件的局部剛性，從而有效的防止加工過程中蒙皮的震顫，以提高加工效率和精度。因此，提高鏡像銑削設備的鏡像運動精度將有效地提高蒙皮的加工精度。

如果能夠準確地獲得鏡像銑削設備的運動學模型，則可準確地控制其加工頭的刀具中心點和支撐頭的支撐中心點的位姿。由于受機床結構誤差的影響，實際運動學模型與理想運動學模型之間存在偏差，使得鏡像銑削設備的鏡像運動很難按照給定的位姿運動。

現有的機床結構誤差檢測技術分為人工測量和自動測量。自動測量裝置如FIDIA公司推出了HMS(Head Measure System)系統進行五軸精度檢驗，但只是針對一臺五坐標機床的結構誤差的測量，不具有普適性。西門子公司開發了鏡像銑削工藝包，實現兩臺設備的鏡像運動控制，但并不能對鏡像運動誤差的測量校正。

因此，發明人提供了一種鏡像銑削系統的五軸結構誤差測量方法、系統及裝置。

發明內容

本發明實施例提供了一種鏡像銑削系統的五軸結構誤差測量方法、系統及裝置，該方法通過建立鏡像銑削系統的鏡像運動誤差數學模型，采用本發明的位移測量裝置測量五軸結構運動誤差在三個方向上的分量，獲得五軸結構動態誤差的特征補償值，并將誤差的特征補償值補償到五軸結構進行相應的運動，提高了鏡像銑削系統的五軸機構的動態跟隨精度，實現了鏡像銑削系統的五軸結構誤差的自動測量和補償調控。

第一方面，本發明的實施例提出了一種鏡像銑削系統的五軸結構誤差測量方法，該方法包括：

構建幾何模型步驟，基于多體系統運動學理論，建立鏡像銑削加工區的刀具中心點P₀和支撐頭的支撐中心點P₁在運動過程中的空間定位誤差的幾何模型；

采集位姿數據步驟，通過鏡像銑削系統加工頭上的位移測量裝置，在預定的測量路徑下采集所述刀具中心點P₀和支撐頭的支撐中心點P₁的位姿(位置和姿態)數據；

計算動態誤差步驟，將采集到的所述P₀和P₁的位姿數據進行計算處理，獲得所述鏡像銑削系統的五軸結構運動誤差的特征值；

數據反饋調節步驟，基于所述五軸結構運動誤差的特征值，將所述五軸結構的誤差補償數據反饋至所述鏡像銑削系統的控制系統，所述控制系統控制調節所述五軸結構按照所述誤差補償數據運行，使所述支撐頭跟隨所述加工頭同步運動。