[发明专利]自适应加工机构位姿误差的补偿方法及系统

说明书

本发明公开了一种自适应加工机构位姿误差的补偿方法及系统，其中，该方法包括以下步骤：利用距离传感器阵列获取当前工件在测量坐标系下的法矢向量；获取当前工件的理论法矢向量，并根据法矢向量和理论法矢向量分别计算法矢向量的待加工位置和理论法矢向量的理论加工位置；计算待加工位置和理论加工位置的加工误差，利用线性关系处理加工误差，得到每个进给主轴的补偿量。该方法通过加工机构上的距离传感器阵列检测并预测偏移量，依据预测值，使用机床的进给轴进行平动补偿，进而消除加工误差的主体部分，获取更高的加工精度。

技术领域

本发明涉及自动化装备及制造中的自适应加工前的检测技术领域，特别涉及一种自适应加工机构位姿误差的补偿方法及系统。

背景技术

在现代的自动化制造装备当中，法矢测量是重要的组成部分，对于无法通过加工保证垂直度的大型部件来说，使用法矢测量机构测量局部法矢，并调整加工机构位姿以保证垂直度，进而提升加工精度，是相对合理的做法。进而，在法矢测量、调整的过程当中，使用带有球铰关节，可以在工件表面被动调整并匹配方向的自适应加工机构，可以减少脱离工件并调姿引起的时间消耗，从而提升效率。在自适应匹配的过程当中，自适应加工机构沿理论的轴线方向接近法线方向未知的工件，在机构接触到工件之后，包含着两运动自由度的球铰的加工机构，将会利用球铰的被动调整，使得末端压紧工件，进而自适应地调整到工件的法矢方向上。工件上自适应的球铰机构所指向的待加工位置与加工主轴指向的理论加工位置存在误差，通过局部的平面假设，并计算位置误差进行补偿，可以得到更好的加工精度。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种自适应加工机构位姿误差的补偿方法，该方法能够消除加工误差的主体部分，获取更高的加工精度。

本发明的另一个目的在于提出一种自适应加工机构位姿误差的补偿系统。

为达到上述目的，本发明一方面提出了自适应加工机构位姿误差的补偿方法，包括以下步骤：利用距离传感器阵列获取当前工件在测量坐标系下的法矢向量；获取所述当前工件的理论法矢向量，并根据所述法矢向量和所述理论法矢向量分别计算所述法矢向量的待加工位置和所述理论法矢向量的理论加工位置；计算所述待加工位置和所述理论加工位置的加工误差，利用线性关系处理所述加工误差，得到每个进给主轴的补偿量。

本发明实施例的自适应加工机构位姿误差的补偿方法，通过距离传感器阵列测量到的工件表面在测量坐标系下的偏角，预测当前工件表面由于自适应引起的位置误差，并换算得到各个坐标轴的进给量，使自适应加工机构的加工精度更高。

另外，根据本发明上述实施例的自适应加工机构位姿误差的补偿方法还可以具有以下附加的技术特征：

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述利用距离传感器阵列获取当前工件在测量坐标系下的法矢向量，包括：建立当前自适应加工机构的测量坐标系和实际加工机床的加工坐标系，并构建所述测量坐标系和所述测量坐标系的线性关系；获取并处理所述距离传感器阵列的当前读数，得到所述当前工件在测量坐标系下的法矢偏角；利用所述法矢偏角计算在测量坐标系下的法矢向量。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述获取所述当前工件的理论法矢向量，并根据所述法矢向量和所述理论法矢向量分别计算所述法矢向量的待加工位置和所述理论法矢向量的理论加工位置，包括：根据实际加工机床的加工坐标系获取所述当前工件的理论法矢向量；对比所述法矢向量与所述理论法矢向量，预测当前自适应加工机床的朝向；获取当前自适应加工机床的调姿球心偏置长度，并通过所述调姿球心偏置长度和所述法矢向量计算在所述测量坐标下的待加工位置；利用所述理论法矢向量计算在所述测量坐标系下的理论加工位置。