[发明专利]一种基于R-test的五轴机床RTCP参数标定方法

权利要求书

1.一种基于R-test的五轴机床RTCP参数标定方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)对影响RTCP参数的误差项进行定义，以机床坐标系为参考，将A轴和C轴看作相互独立的单元，定义第四轴A轴控制点相对于床身在Y轴方向和Z轴方向的两项位移误差为δy_A和δz_A，定义第五轴C轴控制点相对于A轴在X轴方向和Y轴方向的两项位移误差为δx_C和δy_C；

2)基于R-test测量仪，对A轴控制点相对于床身在Y轴方向和Z轴方向上的误差分量进行测量与计算，采用AYZ三轴联动的方法，在A轴行程范围内，以一定角度为间隔进行测量，记录所得N组数据，计算出工件坐标系下球心坐标，采用最小二乘法对N个采样点进行圆拟合，将拟合得到的球心坐标沿法向量投影到YOZ平面，得到两项误差；

3)基于R-test测量仪，对C轴控制点相对于A轴在X轴方向和Y轴方向上的误差分量进行测量与计算，采用CXY三轴联动的方法，在C轴行程范围内，以一定角度为间隔进行测量，记录所得M组数据，计算出工件坐标系下球心坐标，采用最小二乘法对M个采样点进行圆拟合，将拟合得到的球心坐标沿法向量投影到XOY平面，得到两项误差；

4)RTCP参数计算，基于A轴控制点相对于床身在Y轴方向和Z轴方向上的误差分量与C轴控制点相对于A轴在X轴方向和Y轴方向上的误差分量，共四项误差分量，进而得出A、C轴控制点坐标分别为(0,δy_A,δz_A)、(δx_C,δy_C,0)，根据RTCP定义，进而得到RTCP参数误差；

所述的步骤2)中得到A轴控制点相对于床身在Y轴方向和Z轴方向上的误差分量的具体过程为；

求N个测量点拟合圆圆心，需先建立工件坐标系下位置点的球面方程(1)，

(x-x₀)²+(y-y₀)²+(z-z₀)²＝R² (1)

式中，x₀,y₀,z₀为拟合圆圆心坐标，R为拟合圆半径；

代入N个测量点坐标，其满足式(2)，

式中，x_i,y_i,z_i为第i个测试点坐标；

计算N个测量点的拟合平面的法向量，建立平面方程如式(3)，

A·x+B·y+C·z+D＝0 (3)

式中，A,B,C分别为拟合平面的法向量在X,Y,Z方向的分量，D为常数；

代入N个测量点，计算得到拟合平面法向量，如式(4)，

通过矩阵运算，求解得到空间球心坐标(x₀,y₀,z₀)，计算A轴控制点在Y轴方向和Z轴方向上的位移误差，需要将球心坐标沿拟合平面的法向量投影到YOZ平面上，得到投影圆心坐标(x_P,y_P,z_P)，如式(5)，

式中，(x_P,y_P,z_P)为投影圆心坐标；

对R-test测得的AYZ三轴联动位置点坐标进行圆拟合，求解其拟合圆圆心坐标，并在YOZ平面上计算圆心坐标的投影；投影坐标在Y轴和Z轴方向的分量，即为A轴相对于床身在Y轴和Z轴方向的位置偏差δy_A和δz_A，如式(6)，