[發(fā)明專利]一種基于機(jī)床結(jié)構(gòu)的幾何誤差模型建立方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110572443.8
• 申請(qǐng)日: 2021-05-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113290424B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-08-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 彭小強(qiáng);戴一帆;翟德德;胡皓;賴濤;羅天聰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍國(guó)防科技大學(xué)
• 主分類號(hào): B23Q17/00
• 分類號(hào): B23Q17/00
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務(wù)所(普通合伙) 43008
• 代理人: 譚武藝

1.一種基于機(jī)床結(jié)構(gòu)的幾何誤差模型建立方法，其特征在于，包括：

1)確定由線性誤差產(chǎn)生的X,Y,Z三個(gè)方向的空間誤差之和；確定X軸、Y軸、Z軸產(chǎn)生的X,Y,Z三個(gè)方向的共9種角度誤差、Y/Z軸、X/Z軸、X/Y軸產(chǎn)生的共3種垂直度誤差；其中，Y/Z軸、X/Z軸、X/Y軸產(chǎn)生的共3種垂直度誤差包括由Y軸和Z軸的垂直度E_AOZ對(duì)功能點(diǎn)產(chǎn)生的X,Y,Z三個(gè)方向的空間誤差(Δx₁₀,Δy₁₀,Δz₁₀)，由X軸和Z軸的垂直度E_BOZ對(duì)功能點(diǎn)產(chǎn)生的X,Y,Z三個(gè)方向的空間誤差(Δx₁₁,Δy₁₁,Δz₁₁)以及由X軸和Y軸的垂直度E_COY對(duì)功能點(diǎn)產(chǎn)生的X,Y,Z三個(gè)方向的空間誤差(Δx₁₂,Δy₁₂,Δz₁₂)；

2)將由線性誤差產(chǎn)生的X,Y,Z三個(gè)方向的空間誤差之和以及X軸、Y軸、Z軸產(chǎn)生的X,Y,Z三個(gè)方向的共9種角度誤差、Y/Z軸、X/Z軸、X/Y軸產(chǎn)生的共3種垂直度誤差求和，得到XYZ三軸機(jī)床幾何結(jié)構(gòu)的幾何誤差，所述XYZ三軸機(jī)床幾何結(jié)構(gòu)的幾何誤差的計(jì)算函數(shù)表達(dá)式如下式所示：

上式中，E表示計(jì)算得到的幾何誤差，E_XX,E_XY,E_XZ分別表示X,Y,Z軸X方向的線性誤差，E_YX,E_YY,E_YZ分別表示X,Y,Z軸Y方向的線性誤差，E_ZX,E_ZY,E_ZZ分別表示X,Y,Z軸Z方向的線性誤差；A_1X0,A_2X0,A_3X0,A_1Y0,A_2Y0,A_3Y0,A_1Z0,A_2Z0,A_3Z0分別表示當(dāng)機(jī)床在原點(diǎn)位置功能點(diǎn)沿著X/Y/Z方向的9項(xiàng)阿貝臂長(zhǎng)，(x,y,z)為功能點(diǎn)的坐標(biāo)位置；

步驟1)中X軸、Y軸、Z軸產(chǎn)生的X,Y,Z三個(gè)方向的共9種角度誤差包括確定由X軸滾動(dòng)角誤差E_AX對(duì)功能點(diǎn)產(chǎn)生的X,Y,Z三個(gè)方向的空間誤差(Δx₁,Δy₁,Δz₁)，由X軸俯仰角誤差E_BX對(duì)功能點(diǎn)產(chǎn)生的X,Y,Z三個(gè)方向的空間誤差(Δx₂,Δy₂,Δz₂)，由X軸偏轉(zhuǎn)角誤差E_CX對(duì)功能點(diǎn)產(chǎn)生的X,Y,Z三個(gè)方向的空間誤差(Δx₃,Δy₃,Δz₃)，由Y軸俯仰角誤差E_AY對(duì)功能點(diǎn)產(chǎn)生的X,Y,Z三個(gè)方向的空間誤差(Δx₄,Δy₄,Δz₄)，由Y軸滾動(dòng)角誤差E_BY對(duì)功能點(diǎn)產(chǎn)生的X,Y,Z三個(gè)方向的空間誤差(Δx₅,Δy₅,Δz₅)，由Y軸偏轉(zhuǎn)角誤差E_CY對(duì)功能點(diǎn)產(chǎn)生的X,Y,Z三個(gè)方向的空間誤差(Δx₆,Δy₆,Δz₆)，由Z軸偏轉(zhuǎn)角誤差E_AZ對(duì)功能點(diǎn)產(chǎn)生的X,Y,Z三個(gè)方向的空間誤差(Δx₇,Δy₇,Δz₇)，由Z軸俯仰角誤差E_BZ對(duì)功能點(diǎn)產(chǎn)生的X,Y,Z三個(gè)方向的空間誤差(Δx₈,Δy₈,Δz₈)以及由Z軸滾動(dòng)角誤差E_CZ對(duì)功能點(diǎn)產(chǎn)生的X,Y,Z三個(gè)方向的空間誤差(Δx₉,Δy₉,Δz₉)；步驟1)中X軸、Y軸、Z軸產(chǎn)生的X,Y,Z三個(gè)方向的共9種角度誤差的計(jì)算函數(shù)表達(dá)式如下式所示：

上式中，A_1X0,A_2X0,A_3X0,A_1Y0,A_2Y0,A_3Y0,A_1Z0,A_2Z0,A_3Z0分別表示當(dāng)機(jī)床在原點(diǎn)位置功能點(diǎn)沿著X/Y/Z方向的9項(xiàng)阿貝臂長(zhǎng)；

步驟1)之前包括推導(dǎo)X軸、Y軸、Z軸產(chǎn)生的X,Y,Z三個(gè)方向的共9種角度誤差的計(jì)算函數(shù)表達(dá)式的步驟：記機(jī)床在原點(diǎn)位置時(shí)機(jī)床具有9項(xiàng)阿貝臂長(zhǎng)A_1X0,A_2X0,A_3X0,A_1Y0,A_2Y0,A_3Y0,A_1Z0,A_2Z0,A_3Z0，當(dāng)測(cè)量沿著X、Y和Z軸方向分別移動(dòng)了x,y,z的距離到達(dá)功能點(diǎn)(x,y,z)時(shí)，9條阿貝臂中僅有4條阿貝臂長(zhǎng)發(fā)生了變化，5條沒(méi)有發(fā)生變化的阿貝臂長(zhǎng)由機(jī)床結(jié)構(gòu)和光柵尺裝配位置所決定，且發(fā)生變化的阿貝臂長(zhǎng)滿足如下關(guān)系滿足下述函數(shù)表達(dá)式：

上式中，A_2X,A_3X,A_2Y,A_2Z分別表示發(fā)生變化的四條阿貝臂長(zhǎng)；確定角度誤差變化前后的阿貝臂長(zhǎng)，其中角度誤差以光柵讀數(shù)頭為中心，根據(jù)X軸正方向和右手定則確定角度誤差轉(zhuǎn)動(dòng)的正方向，從而得到X軸、Y軸、Z軸產(chǎn)生的X,Y,Z三個(gè)方向共9種角度誤差的計(jì)算函數(shù)表達(dá)式。