[发明专利]一种基于RTCP的五轴数控机床空间误差检测方法

权利要求书

1.一种基于RTCP的五轴数控机床空间误差检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、根据机床各轴的运动范围，设置两个旋转轴的检测点，并将两旋转轴的所有检测点一一组合得到检测点位的旋转轴检测位置；

S2、根据机床拓扑结构，建立机床运动模型，控制刀尖点在工作空间的位置不变，并根据所述机床运动模型和旋转轴检测位置，反解得到检测点位的平动轴检测位置，根据检测点位的旋转轴检测位置和对应的平动轴检测位置，得到检测点位对应的五个轴的检测位置；

S3、基于RTCP，对检测点位的位置误差进行测量，得到各检测点位的误差信息；

S4、采用多项式函数对各误差项进行描述，建立机床空间误差模型，根据各检测点位对应的误差信息，对各误差项对应的多项式函数的系数进行反解，得到所有误差项的数值。

2.如权利要求1所述的基于RTCP的五轴数控机床空间误差检测方法，其特征在于，所述步骤S1具体为：

根据机床各轴的运动范围，分别设置旋转轴A轴和C轴的检测数量，根据所述检测数量均分各旋转轴的运动范围，分别得到旋转轴A轴和C轴的检测点，将旋转轴A轴和C轴的所有检测点一一组合得到检测点位的旋转轴检测位置。

3.如权利要求1所述的基于RTCP的五轴数控机床空间误差检测方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：

根据机床拓扑结构，计算得到各轴运动位置与刀尖点在工作空间中位置的传递关系

其中，X_T、Y_T和Z_T表示刀尖点在工件坐标系下X、Y、Z三个方向上的位置，而L_X、L_Y、L_Z、L_A、L_C代表机床各轴的运动位置，L代表刀长；

将刀尖点位置(X_T,Y_T,Z_T)设为固定值，根据所述检测点位的旋转轴检测位置，对平动轴X、Y、Z轴的检测位置进行反解，根据检测点位的旋转轴检测位置和对应的平动轴检测位置，得到检测点位对应的五个轴的检测位置。

4.如权利要求1所述的基于RTCP的五轴数控机床空间误差检测方法，其特征在于，所述步骤S3具体为：

将得到的检测点位的各轴检测位置以数控指令方式输入机床数控系统，开启机床RTCP功能和五轴联动功能，在每个检测位置停留预设时间进行该位置空间误差的检测，得到各检测点位的误差信息。

5.如权利要求4所述的基于RTCP的五轴数控机床空间误差检测方法，其特征在于，所述步骤S3中进行空间误差检测的方式为：

在主轴装夹球头验棒，利用磁力表座将数个百分表或千分表安装在工作台上，使其能够在工件坐标系X、Y、Z三个方向上对刀尖点位置误差进行测量。

6.如权利要求1所述的基于RTCP的五轴数控机床空间误差检测方法，其特征在于，所述步骤S4具体为：

S41、采用3阶普通多项式函数对各误差项进行描述

f(t)＝C₃t³+C₂t²+C₁t+C₀

其中，f(t)为常规3阶多项式；

S42、根据所述机床拓扑结构，建立机床的空间误差模型，获得描述各误差项的多项式函数系数与刀尖点误差间的映射关系

其中，P_Err表示刀尖点位置误差向量，J表示所有误差项E与刀尖点位置误差向量P_Err之间的传递关系矩阵，E表示为各轴位置向量组成的矩阵T与对应多项式函数系数向量C之间的乘积，多项式函数系数向量运用最小二乘法进行反解，辨识的多项式系数C*表达为

C*＝[(J·T)^T(J·T)]^-1(J·T)^TP_err

S43、通过辨识的各误差项的多项式函数的系数和对应的多项式函数，对各误差项进行求解，得到所有误差项的数值。