[發(fā)明專利]一種基于R-test的五軸機床刀軸矢量誤差測量方法

有效

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• 申請日: 2021-08-25
• 公開（公告）號: CN113778018B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發(fā)明（設計）人: 呂盾;張佳輝;陳銀輝;劉輝
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G05B19/401
• 分類號: G05B19/401
• 代理公司: 西安智大知識產(chǎn)權代理事務所 61215
• 代理人: 賀建斌

1.一種基于R-test的五軸機床刀軸矢量誤差測量方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)設計并聯(lián)動軌跡，采集數(shù)據(jù)：

設計五軸數(shù)控機床聯(lián)動軌跡，需滿足以下兩個條件：A.軌跡在R-test量程之內(nèi)；B.各進給軸的行程需要充分反映刀軸矢量誤差在機床工作空間內(nèi)的變化；

運行聯(lián)動軌跡，將R-test接入數(shù)控系統(tǒng)，同步采集指令位置、光柵反饋及R-test位移數(shù)據(jù)；

2)利用五軸指令位置數(shù)據(jù)計算指令刀軸矢量：

指令刀軸矢量包括指令刀尖位置和指令刀軸姿態(tài)；采集數(shù)控機床5個進給軸的插補指令，通過機床正運動學變換，得到工件坐標系下指令刀尖位置和指令刀軸姿態(tài)，對于AC轉臺機床，經(jīng)過正運動學變換，理論刀尖點坐標(X_Pc，Y_Pc，Z_Pc)如式(1)；

式中：X_Pc,Y_Pc,Z_Pc——工件坐標系下球心坐標；X(t),Y(t),Z(t),α₀,γ₀——X，Y，Z，A，C軸插補指令；L_YAx,L_YAy,L_YAz——機床坐標系原點到A軸控制點矢量分量(-RTCP)；L_ACx,L_ACy,L_ACz——A軸控制點到C軸控制點矢量分量(RTCP)；L_CWx,L_CWy,L_CWz——C軸控制點到工件坐標系原點矢量分量(G54)；

指令刀軸姿態(tài)O_c(X_Oc，Y_Oc，Z_Oc)如式(2)，

進而得到指令刀軸矢量；

3)利用光柵及R-test位置數(shù)據(jù)計算實際刀軸矢量：

刀尖點實際位置由R-test測量得到，提取R-test數(shù)據(jù)，經(jīng)過轉換矩陣變換到工件坐標系下的檢測球球心坐標，檢測球球心坐標為實際刀尖位置(X_Pa，Y_Pa，Z_Pa)，如式(3)所示，

[X_Pa,Y_Pa,Z_Pa]＝Sen_S·T???(3)

式中，Sen_s為三傳感器數(shù)值，T為標定得到的轉換矩陣；

通過旋轉軸光柵，得到A軸實際角度α，與C軸實際角度γ，則實際刀軸姿態(tài)O_a(X_Oa，Y_Oa，Z_Oa)如式(4)，

結合刀尖實際位置與刀軸姿態(tài)，得到實際刀軸矢量；

4)刀軸矢量誤差求解：

刀尖位置軌跡誤差δ_P為指令刀尖位置和實際刀尖位置的距離，其計算公式如式(5)，

刀軸姿態(tài)軌跡誤差為指令刀軸姿態(tài)和實際刀軸姿態(tài)的夾角，根據(jù)弧度的定義規(guī)則，在圓半徑為1時，弧長為1對應的角度為1rad，刀軸姿態(tài)模長為1時，理論刀軸姿態(tài)O_c和實際刀軸姿態(tài)O_a的差的模長等于夾角，即刀軸姿態(tài)誤差角度ε_O，如式(6)，

ε_O≈||O_c-O_a||???(6)

計算刀尖位置誤差和刀軸矢量誤差。