[发明专利]一种主轴安装误差及主轴与C轴同轴度的检测与辨识方法

权利要求书

1.一种主轴安装误差及主轴与C轴同轴度的检测与辨识方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：测量数据采集：利用检测仪器测量并记录C轴及主轴在不同转角位置时球头检棒球心的位置偏差(Δx,Δy)；

步骤2：主轴安装倾斜误差辨识：提取所述步骤1中C轴旋转至少一周时的测量数据，利用最小二乘拟合圆得到球心运动半径，结合球头检棒的不同杆长计算出主轴安装倾斜误差；

步骤3：主轴安装平移误差及主轴与C轴同轴度误差辨识：提取所述步骤1中C轴及主轴旋转至少一周时的测量数据，进行正弦函数拟合得到主轴安装平移误差及主轴与C轴同轴度误差；

步骤4：多次辨识求平均值：重复所述步骤1至步骤3，进行多次测量，取辨识结果的平均值；

所述步骤2的具体步骤如下：

步骤2-1：所述步骤1中的C轴旋转时产生的位置偏差为(Δx_ci,Δy_ci)，i＝1,2,…，设偏差点所构成的最小二乘拟合圆曲线方程如下：

R²＝(x-A)²+(y-B)² (1)

式中，R为拟合圆半径，A、B代表圆心坐标在XY平面的坐标值，x，y表示拟合圆曲线上的点的坐标值；

步骤2-2：令a＝-2A，b＝-2B，k＝A²+B²-R²，可得最小二乘拟合圆曲线方程的另一个形式：

x²+y²+ax+by+k＝0 (2)

步骤2-3：计算位置偏差点到圆心的距离为l_i：

l_i²＝(Δx_ci-A)²+(Δy_ci-B)² (3)

步骤2-4：计算拟合圆半径与偏差点距离之间差的平方和：

Q_i＝∑(l_i²-R²)²＝∑(Δx_ci²+Δy_ci²+aΔx_ci+bΔy_ci+k)² (4)

代入测量数据求解该式，平方和最小时，即可得到拟合圆半径R；

步骤2-5：最后得到主轴安装倾斜误差：

式中，θ表示主轴安装倾斜误差，L₁、L₂分别表示两种不同杆长的球头检棒长度，R₁、R₂分别表示L₁、L₂杆长的球头检棒产生的拟合圆半径。

2.根据权利要求1所述的一种主轴安装误差及主轴与C轴同轴度的检测与辨识方法，其特征在于，所述步骤1的具体步骤如下：

步骤1-1：测量仪器安装在工作台上，驱动机床使球头检棒中心与检测仪器接触；

步骤1-2：根据C轴、主轴行程，按一定间隔划分运动位置点，并安装不同长度的球头检棒于主轴上，旋转至少一周测量球头检棒球心的位置偏差。