[發明專利]一種適用于混聯數控機床的嵌入式誤差軟件補償方法

有效

• 申請號: 201910362376.X
• 申請日: 2019-04-30
• 公開（公告）號: CN110045683B
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發明（設計）人: 倪雁冰;范賀鵬;陳俊杰;周海洋;賈石磊
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G05B19/404
• 分類號: G05B19/404
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 劉子文

本發明公開一種適用于混聯數控機床的嵌入式誤差軟件補償方法，該方法將影響混聯數控機床運動的誤差源映射成刀具末端的位姿誤差，通過樣本點處的誤差測量值建立刀具位姿誤差的預估模型，并根據該預估模型計算刀具在機床工作空間任意位置處的位姿誤差，而不需要采用誤差映射模型來獲取刀具末端的誤差補償值，減少了由于繁瑣計算在控制器CPU中的占時，據此原理可以在數控系統中設計實時誤差補償器，提高誤差補償的效果。

技術領域

本發明涉及到混聯數控機床領域，具體涉及到混聯數控機床的誤差補償方法。

背景技術

混聯數控機床通過將2或3自由度的并聯模塊與2自由度的串聯模塊相結合來滿足多軸加工的需求，具有工作空間大、動靜態性能好、機械剛度高，可重構性強等優點，可以滿足大型結構件的加工需求。在國外，該種混聯數控機床通常運用在航空航天領域。

制約數控機床加工精度的主要因素是機床的動、靜態誤差，它會使刀具所到達的實際位姿偏離理想位姿，因此要提高刀具的位姿精度。解決該問題有兩條途徑：一是提高機床本體的制造精度，二是對其進行誤差補償。由于誤差補償成本低、效果明顯，得到廣泛應用。

現有的誤差軟件補償器主要是基于模型的補償方法。該方法需要先建立幾何誤差與刀具位姿誤差間的映射模型，再通過實驗辨識出具體的誤差參數，最終根據辨識出的誤差值修正運動模型或者系統輸入來達到誤差補償的目的。但由于實際情況中的誤差源的構成復雜，刀具空間位姿誤差會同時受到多種機床誤差的影響，而所建立的誤差映射模型往往需要簡化處理，而不能將所有的誤差參數都反映出來，因此某些情況下補償精度不能達到預期效果。

雖然很難完全分離所有誤差源，但是機床誤差所導致的刀具末端的誤差可以通過檢測得到，且刀具位姿誤差存在連續性和相關性。據此可將影響機床運動的誤差源映射成末端的位姿誤差，通過檢測工作空間內樣本點的誤差構造出機構末端在工作空間內的位姿誤差預估模型，而不需要采用誤差映射模型來獲取末端的誤差補償值?；谠撍枷耄岢隽艘环N適用于混聯數控機床的誤差補償方法。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術中的不足，提供一種適用于混聯數控機床的嵌入式誤差軟件補償方法，提高混聯數控機床的補償精度，該方法將影響機床運動的誤差源映射成末端的位姿誤差，通過檢測工作空間內樣本點的誤差構造出機構末端在工作空間內的位姿誤差預估模型，而不需要采用誤差映射模型來獲取末端的誤差補償值。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種適用于混聯數控機床的嵌入式誤差軟件補償方法，包括誤差預估和誤差補償兩部分；

所述誤差預估是按照混聯數控機床的輸入代碼和誤差預估模型計算工作空間內輸入代碼對應點處的全位姿誤差；

所述誤差補償是按照誤差預估部分提供的全位姿誤差修正混聯數控機床的輸入代碼，并采用修正后的輸入代碼驅動機床運動，進而實現誤差補償；

所述誤差預估模型的構造過程與誤差補償的過程包括以下步驟：

(1)將混聯數控機床刀具的工作空間分為姿態空間與位置空間，確定每個空間與并聯運動模塊和滑臺運動模塊間的相關性，在與姿態空間相關的運動模塊所形成的空間內對姿態誤差進行預估，在與位置空間相關的運動模塊所形成的空間內對位置誤差進行預估，分別確定各空間的大小及形狀；

(2)分別確定影響步驟(1)中所述的姿態空間參數與位置空間參數，位置空間參數包括刀尖點z軸坐標值Z、進動角ψ、章動角θ、X平臺驅動位移x^s和Y平臺驅動位移y^s，基于上述參數將不規則的姿態空間和位置空間映射成標準化規則的參數空間；

(3)對所得標準化規則的參數空間進行網格化處理，選取樣本點將參數空間劃分成網格單元；

(4)對所選取的樣本點處的位姿誤差進行測量；