[发明专利]一种进给轴随AB轴摆动的五轴数控制孔机床正反解方法

说明书

本发明公开了一种进给轴随AB轴摆动的五轴数控制孔机床正反解方法，包括如下步骤：(1)在异型五轴数控制孔机床中，建立设备基坐标系、各运动轴子坐标系和刀具坐标系；绘制坐标系定义图，使各子坐标系与设备基坐标系的坐标轴方向保持一致。(2)对异型五轴数控制孔机床作运动学分析，建立正向运动学模型。(3)根据异型五轴数控制孔机床的目标位姿和正向运动学模型，建立关节量的方程组，推导其逆向运动学模型。该方法实现了对进给轴随AB轴摆动的异型五轴数控制孔机床的运动学正反解，为机床运动控制奠定基础。

技术领域

本发明涉及飞机装配技术与装备领域，尤其涉及一种进给轴随AB轴摆动的五轴数控制孔机床正反解方法。

背景技术

飞机装配很大程度上决定了飞机的最终质量、制造成本和交货周期，是飞机制造过程中的关键和核心技术。其中，预连接是飞机装配中的重要工艺，是保证后续制孔加工精度和飞机装配质量的重要环节。实现自动化预连接是全面实现飞机装配自动化进程中不可缺少的一部分。

该异型五轴数控制孔机床是飞机装配中重要的自动化制孔与预连接设备，能够自动完成制孔、插钉、旋钉等操作。该机床依次有X、Y、B、A、Z五个运动轴，采用平动轴与转动轴交叉分布的结构形式，与通用五轴机床中先平动轴后转动轴的结构形式不同，导致西门子五轴联动包不能直接用于该异型五轴数控制孔机床。

针对异型五轴数控制孔机床中进给轴随AB轴摆动的特殊结构，亟需提出一种可行的运动学正反解算法，用于机床的运动控制，以实现自动化预连接操作，从而提高飞机装配自动化程度。

发明内容

本发明为克服现有技术的不足，本发明提出一种进给轴随AB轴摆动的五轴数控制孔机床正反解方法，可实现对异型五轴数控制孔机床的运动学正反解，以实现自动化预连接操作，从而提高飞机装配自动化程度。

本发明的技术方案为：一种进给轴随AB轴摆动的五轴数控制孔机床正反解方法，包括如下步骤：

(1)在异型五轴数控制孔机床中，建立设备基坐标系、各运动轴子坐标系和刀具坐标系，并绘制坐标系定义图，使各子坐标系与设备基坐标系的坐标轴方向保持一致；

(2)对异型五轴数控制孔机床作运动学分析，建立正向运动学模型；

(3)根据异型五轴数控制孔机床的目标位姿和正向运动学模型，建立关节量的方程组，推导其逆向运动学模型。

所述的步骤(1)的具体步骤如下：

(1.1)定义异型五轴数控制孔机床中的各坐标系：基坐标系O_base，各运动轴子坐标系O_X、O_Y、O_B、O_A、O_Z，刀具坐标系O_T；

(1.2)绘制异型五轴数控制孔机床的坐标系定义图，各子坐标系的坐标轴方向与设备基坐标系的坐标轴方向一致。

所述的步骤(2)的具体步骤如下：

(2.1)对异型五轴数控制孔机床作运动学分析，分别计算各运动轴的齐次变换矩阵：