[發明專利]一種基于H型精密運動平臺的輪廓誤差估計方法

有效

• 申請號: 201811479946.5
• 申請日: 2018-12-05
• 公開（公告）號: CN109491321B
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發明（設計）人: 王麗梅;張康
• 申請（專利權）人: 沈陽工業大學
• 主分類號: G05B19/19
• 分類號: G05B19/19
• 代理公司: 沈陽亞泰專利商標代理有限公司 21107
• 代理人: 邵明新

本發明屬于精密高效數控加工技術領域，其對于不同曲率變化的自由曲線均可有效提升輪廓誤差估計的準確度,進而降低輪廓跟蹤運動中產生的輪廓誤差。包括以下步驟：步驟一：計算H型精密運動平臺期望加工輪廓上任意一參考點R₁(t)處的曲率ρ及曲率半徑r；步驟二：計算H型精密運動平臺期望加工輪廓上任意一參考點R₁(t)處切線與X軸夾角α；步驟三：根據幾何關系計算內切圓的圓心坐標(O_x O_y)；步驟四：利用三角形面積計算圓心角β及其對應的弧長l；步驟五：以圓弧長l計算R₂(t)到R₁(t)的運動時間Δt；步驟六：利用二階泰勒級數展開式計算R₂(t)的坐標(R_2x R_2y)；步驟七：利用三角形面積計算得到任意軌跡的估計輪廓誤差E_c。

技術領域

本發明屬于精密高效數控加工技術領域，涉及一種基于H型精密運動平臺的輪廓誤差估計方法。

背景技術

在現代數控機床中，多軸伺服系統的輪廓跟蹤運動為一重要應用，且廣泛應用于各種類型加工。因此，如何降低輪廓跟蹤運動過程中的誤差為重點發展技術，而現今主要用于輪廓跟蹤精度的指標為追蹤誤差與輪廓誤差，其中追蹤誤差定義為期望位置點至實際位置點的距離；而輪廓誤差定義為實際位置點至整個期望軌跡上的最短距離，因此輪廓誤差為判斷加工輪廓偏離期望軌跡的重要依據。

現有估計輪廓誤差的方法，多以實際位置點至近似輪廓誤差發生點的距離為估計值，其余則采取迭代計算的方式；將可能的輪廓誤差發生點附近的線段細分為數個命令點比較其距離，反復進行以逼近真實輪廓誤差發生點；或離線計算，乃至于數種方式相結合等。以實際位置點至近似輪廓誤差發生點的距離為估計值時，若期望輪廓為自由曲線時，其近似軌跡均會偏離實際命令軌跡，導致近似的輪廓誤差發生點不準確，使估計誤差增加。而迭代比較法其計算時間較長，若想求得更精準的輪廓誤差，則所需的迭代次數與所用時間可能超出輪廓跟蹤系統的負荷；離線計算的方式，對于需要實時獲取輪廓誤差大小作為補償的輪廓跟蹤運動控制而言，較不合適。

發明內容

本發明就是針對現有技術存在的缺陷，提供一種基于H型精密運動平臺的輪廓誤差估計方法，其對于不同曲率變化的自由曲線均可有效提升輪廓誤差估計的準確度,進而降低輪廓跟蹤運動中產生的輪廓誤差。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案，包括以下步驟：

步驟一：計算H型精密運動平臺期望加工輪廓上任意一參考點R₁(t)處的曲率ρ及曲率半徑r；

步驟二：計算H型精密運動平臺期望加工輪廓上任意一參考點R₁(t)處切線與X軸夾角α；

步驟三：根據幾何關系計算內切圓的圓心坐標(O_x O_y)；

步驟四：利用三角形面積計算圓心角β及其對應的弧長l；

步驟五：以圓弧長l計算R₂(t)到R₁(t)的運動時間Δt；

步驟六：利用二階泰勒級數展開式計算R₂(t)的坐標(R_2x R_2y)；

步驟七：利用三角形面積計算得到任意軌跡的估計輪廓誤差E_c。

作為本發明的一種優選方案，所述步驟一中曲率ρ及曲率半徑r具體為：

其中，為期望加工輪廓在R₁(t)處以Y軸為自變量時的斜率；為在R₁(t)處以X軸為自變量時的二階導。