[发明专利]基于平面光栅的三面五线机床空间几何误差测量辨识方法

说明书

基于平面光栅的三面五线机床空间几何误差测量辨识方法，先在XOY、XOZ、YOZ三个测量平面内，分别在平面光栅的测量范围内设计规划测量路径；然后依次对XOY、XOZ、YOZ平面的各项误差进行辨识，先辨识得到测量平面上两轴间的垂直度误差，消除垂直度误差影响后利用不同轨迹间关系辨识得到俯仰和偏摆角度误差，消除角度误差影响后辨识得到定位误差与直线度误差，最后结合三个平面辨识得到的已有误差代入模型辨识得到滚转角度误差；对每项几何误差项进行参数化建模，采用正交多项式拟合的方法得到每项几何误差的误差曲线，最终实现空间几何误差的全部辨识过程；本发明能够满足空间几何误差的辨识需求，同时具有高测量效率，高测量精度的优点。

技术领域

本发明属于数控机床加工精度技术领域，具体涉及一种基于平面光栅的三面五线机床空间几何误差测量辨识方法。

背景技术

机床存在的原始几何误差及加工过程中的热误差等误差因素严重影响机床的加工精度，其中几何误差和热误差占全部误差的40％～70％，因此，解决几何误差是提高数控机床精度的关键技术，具有重要意义。几何误差主要由数控机床零部件本身的形位精度及装配过程中产生的装配误差等引起，并且随着机床的运动反映到运动部件上，进而影响机床的加工精度。几何误差属于机床本身固有的误差，包括定位误差、直线度误差、角度误差、垂直度误差等。

目前误差的消除方法主要有误差预防法和误差补偿法，误差预防法由于周期长、成本高等问题应用较少，误差补偿法通过软件反向叠加补偿值的方法可以快速有效地消除误差影响。针对空间几何误差，其补偿技术主要受限于误差辨识，目前主要采用的方法为单项误差测量和空间几何误差辨识，单项误差测量的效率低、所需仪器多，难以解决生产问题，空间几何误差辨识法通过测量所需信息，利用空间误差模型辨识得到各项几何误差值，进而实现空间几何误差的补偿。

国内外学者针对几何误差补偿做了大量的研究工作，目前空间几何误差辨识的主要方法有：DBB测量法、基于激光干涉仪的多线法、分步体对角线法、分步辨识法等。基于激光干涉仪的多线法包括九线法、十四线法等，这些方法需要利用干涉仪测量空间内多条特定直线的误差，测量效率上存在一些不足，同时增加了测量误差产生的可能性；分步体对角线法通过对机床测量空间的四条体对角线进行测量辨识得到空间几何误差值，该方法对测量设备安装很敏感，同时单以此方法得到的辨识结果是不可靠的，存在误差间相互掩盖的可能；分步辨识法利用平面光栅进行不同平面上多次不同轨迹的测量，利用不同轨迹独立辨识得到各项误差；这些现象表明现有的空间几何误差辨识方法仍存在测量效率和测量精度上的一些不足。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于平面光栅的三面五线机床空间几何误差测量辨识方法，能够满足空间几何误差的辨识需求，同时具有高测量效率，高测量精度的优点。

为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种基于平面光栅的三面五线机床空间几何误差测量辨识方法，包括以下步骤：

1)在XOY、XOZ、YOZ三个测量平面内，分别在平面光栅的测量范围内设计规划测量路径；