[发明专利]基于分步体对角线测量法的空间误差补偿方法

说明书

本发明提供了一种基于分步体对角线测量法的空间误差补偿方法，其包括以下步骤：测量空间对角线的运动误差，得到PPP、NPP、PNP和NNP四个测量文件；建立基于分布体对角线测量法的误差模型；求解所述基于分布体对角线测量法的误差模型，得到测量初始点和中间点的误差值；对所述测量初始点和中间点的误差值进行均化处理，得到修正后的误差值；对所述修正后的误差值建立综合误差补偿模型，得到X、Y、Z方向的综合误差补偿值；将所述X、Y、Z方向的综合误差补偿值加载到数控系统中，实现基于分步体对角线测量法的空间误差补偿。本发明能得到测量初始点处的误差，精确性高，能避免误差突增或突减现象，提高了机床加工的精度。

技术领域

本发明涉及数控机床的数控系统误差补偿方法，具体涉及一种基于分步体对角线测量法的空间误差补偿方法。

背景技术

基于激光干涉仪的分步体对角线测量方法实现了机床空间位置误差的高效测量和机床空间位置精度的快速检定。现有技术中基于该测量方法的误差计算方法认为运动轴正向运动产生的误差值等于反向运动产生的误差值。实验证明，根据该方法得到的误差补偿值补偿效果不是很好，甚至会出现越补越大的情况，并且基于该方法得不到测量初始点处的误差补偿值。此外，该方法没有对误差补偿值做线性均化处理，一旦误差补偿值过大，有可能产生运动轴进给量突增或突减的现象，造成加工精度的下降。

发明内容

针对现有技术中分步体对角线测量法的误差计算方法中存在的以上问题，本发明提供一种精确性高、有效提高机床加工精度的基于分步体对角线测量法的空间误差补偿方法。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种基于分步体对角线测量法的空间误差补偿方法，其包括以下步骤：

(1)测量空间对角线的运动误差，得到PPP、NPP、PNP和NNP四个测量文件，其中P表示正向运动，N表示负向运动；

(2)建立基于分布体对角线测量法的误差模型；

(3)求解误差模型，得到测量初始点和中间点的误差值；

(4)对测量初始点和中间点的误差值进行均化处理，得到修正后的误差值；

(5)对修正后的误差值建立综合误差补偿模型，得到X、Y、Z方向的综合误差补偿值；

(6)将该X、Y、Z方向的综合误差补偿值加载到数控系统中，实现基于分步体对角线测量法的空间误差补偿。

基于分布体对角线测量法的误差模型的建立过程如下：

分别建立X、Y、Z轴运动在PPP体对角线上的误差模型

其中E_k(j)表示j轴运动在k方向上产生的误差，表示k方向上的误差在体对角线上的单位方向矢量，D_x，D_y和D_z表示每步的进给量，

分别建立X、Y、Z轴运动在NPP体对角线上的误差模型，

由于NPP表示从X轴的负向运动到正向，因此X轴运动引起的误差E_x(x)_npp、E_y(x)_npp、E_z(x)_npp与E_x(x)_ppp、E_y(x)_ppp、E_z(x)_ppp正好相反，即：

因此，X、Y、Z轴在x、y、z方向分步运动后在体对角线NPP上产生的误差分别为：