[發明專利]一種AB雙工具擺五軸磁流變拋光機床結構參數標定方法

有效

• 申請號: 202010316643.2
• 申請日: 2020-04-21
• 公開（公告）號: CN111451880B
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 周濤;鄭永成;李凱隆;張建飛;陳立;張云飛;黃文;樊煒;田東
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院機械制造工藝研究所
• 主分類號: B24B13/00
• 分類號: B24B13/00;B24B1/00;B24B49/00
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 高俊

1.一種AB雙工具擺五軸磁流變拋光機床結構參數標定方法，其特征在于，建立實際坐標系與理想坐標系之間的坐標變換關系，以及建立測點在實際坐標系中位置坐標的測量模型，通過坐標變換關系將測點從實際坐標系轉換到理想坐標系；具體步驟為：

S1、測量標準塊(15)標面位置信息，建立標準塊(15)實際坐標系O′-X′Y′Z′及其與理想坐標系O^id-X^idY^idZ^id的坐標變換矩陣T；

S2、建立測點在實際坐標系中位置的測量模型；

S3、將A軸旋轉至0°位置并保持不變，利用步驟S2中建立的測量模型，分別測量B軸位于0°、正向設定角度及負向設定角度時測點在實際坐標系O′-X′Y′Z′中的位置，并向理想坐標系進行坐標變換，得到測點P₁、P₂、P₃；

S4、將B軸旋轉至0°位置并保持不變，利用步驟S2中建立的測量模型，分別測量A軸位于0°、正向設定角度及負向設定角度時測點在實際坐標系O′-X′Y′Z′中的位置，并向理想坐標系進行坐標變換，得到測點P₄、P₅、P₆；

S5、利用步驟S3中得到的測點P₁、P₂、P₃進行圓周擬合，計算測頭與A軸軸線之間的位置關系；

S6、利用步驟S4中得到的測點P₄、P₅、P₆進行圓周擬合，計算測頭與B軸軸線之間的位置關系；

S7、利用步驟S5及S6得到的結果，計算A軸軸線與B軸軸線之間的位置關系。

2.根據權利要求1所述的一種AB雙工具擺五軸磁流變拋光機床結構參數標定方法，其特征在于，所述測點為三坐標測頭(11)的測點。

3.根據權利要求1所述的一種AB雙工具擺五軸磁流變拋光機床結構參數標定方法，其特征在于，步驟S1中坐標變換矩陣T的建立方法為：

(1)、在機床工作臺上安裝標準塊(15)，記上表面為T，相鄰兩側面分別為F、R，調整標準塊(15)位姿，使F大致平行于面YOZ，R大致平行于面XOZ；驅動機床X、Y、Z軸，利用三坐標測頭(11)測量標準塊(15)面T、F、R不在同一直線上的三點位置信息；

(2)、在標準塊(15)上同一角點建立以T、F、R三面為基準直角坐標系O′-X′Y′Z′及與機床三直線軸平行的理想坐標系O^id-X^idY^idZ^id；通過步驟(1)中的測量信息在機床坐標系O-XYZ進行平面擬合，得到各面的平面方程及單位法向向量，分別如式(1)與式(2)，則坐標系O′-X′Y′Z′向理想坐標系O^id-X^idY^idZ^id變換的矩陣T為式(3)；

其中，F_T、F_F與F_R分別代表平面T、F、R在機床坐標系下的方程，X、Y、Z為機床坐標系坐標，A₁、B₁、C₁、D₁、A₂、B₂、C₂、D₂、A₃、B₃、C₃、D₃為平面方程系數；

其中，N_T為T平面單位法向量，N_F為F平面單位法向量，N_R為R平面單位法向量；

T＝[N_T N_F N_R] (3)。

4.根據權利要求1所述的一種AB雙工具擺五軸磁流變拋光機床結構參數標定方法，其特征在于，步驟S2中測量模型的建立方法為：

a)、將A、B軸旋轉到0°位置，記錄此時機床直線軸坐標P₀(X₀，Y₀，Z₀)，擺動轉軸到設定位置；

b)、利用三坐標測頭(11)對標準塊(15)的上表面四邊進行測量，估算標準塊(15)中心，測量測點位于標準塊(15)估算中心時測點到面T的Z向距離l_Z及測點坐標P_T(X_T，Y_T，Z_T)，則機床位于P₀時測點到面T的Z向距離L_Z為式(4)，法向垂直距離L_ZN為式(5)；

c)、測量機床X及Z向坐標為(X_T，Z_T+ΔL)時，測點到面R的Y向距離l_y及測點位置坐標P_R(X_R，Y_R，Z_R)，則機床位于P₀時測點到面R的距離L_y為式(6)，法向垂直距離L_yN為式(7)；

d)、測量機床Y及Z向坐標為(Y_T，Z_T+ΔL)時，測點到面F的X向距離l_x及測點位置坐標P_F(X_F，Y_F，Z_F)，則機床位于P₀時測點到面F的距離L_x為式(8)，法向垂直距離L_xN為式(9)；

e)、在設定位置處，測點在坐標系O′-X′Y′Z′中的位置為P′(L_ZN，L_yN，L_xN)；

f)、利用步驟S1中得到的變換矩陣T，將位于坐標系O′-X′Y′Z′下的P′轉換至坐標系O^id-X^idY^idZ^id，得到P，變換方法如式(10)所示；

P＝T·P′ (10)。