[发明专利]一种数控机床空间误差辨识方法

说明书

本发明公开一种数控机床空间误差辨识方法，应用于数控机床空间误差辨识领域，针对现有技术存在的误差辨识准确度低的问题；本发明首先通过尽量覆盖了整个检测空间，并且尽量减小重复信息的采集，来生成检测点，能够在有限的检测点位中获取足够的几何误差辨识精度和空间误差的检测效率；并通过建立切比雪夫多项式的相关误差多项式，来计算误差源；相比于现有技术显著提高了误差辨识精度。

技术领域

本发明属于数控机床领域，特别涉及一种空间误差辨识技术。

背景技术

现如今，精密和超精密加工技术已经成为现代机械制造的重要组成部分。数控机床作为机械制造中的重要工具，其精度指标是影响共建加工精度的重要影响因素。因此，提高数控机床精度是十分重要的，而机床的几何误差就是影响加工工件精度的主要误差因素之一，因此提高数控机床精度和减小加工误差主要途径之一即为对数控机床的集合误差进行辨识，但是现有技术的辨识方法，存在辨识结果不准确的问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出一种数控机床空间误差辨识方法，通过建立多项式函数，拟合出机床运动轴全行程的单项误差，从而预测出机床各轴在任意位置的单项误差值。

本发明采用的技术方案为：一种数控机床空间误差辨识方法，包括：

S1、根据数控机床转动误差项建立第一误差多项式，根据数控机床平动误差项建立第二误差多项式；

S2、采用激光跟踪仪测得机床位置数据；

S3、通过求解第一误差多项式得到空间姿态模型，通过求解第二误差多项式得到空间位姿精度模型；

S4、根据步骤S2的机床位置数据与空间姿态模型，计算得到转动误差项多项式系数；

S5、根据步骤S2的机床位置数据、空间位姿精度模型以及转动误差项多项式系数，计算得到平动误差项多项式系数；

S6、根据转动误差项多项式系数、平动误差项多项式系数预测机床各运动轴在任意位置处的单项误差值。

还包括将预测得到的机床各运动轴在任意位置处的单项误差值输入空间位姿精度模型，实现机床全工作空间精度预测。

步骤S2采用随机点云生成测量点，包括以下分步骤：

A1、确定机床结构；

A2、对每一运动轴随机生成k个控制量；

A3、对于五轴机床，共形成k组由5个随机分量组成的运动控制量；

A4、建立机床运动学模型；

A5、结合机床运动学模型，由每一组运动控制量算出对应的刀尖点位置；

A6、分析空间随机测点云图，确定随机点云对机床工作空间边界区域和高频率加工区域的覆盖情况；

A7、如果通过步骤A6中的分析结果发现随机点云对机床工作空间边界区域以及高频率加工区域的覆盖情况，无法提供足够的误差信息，则在步骤A5的基础上增加一部分测点，使增加的这部分测点分布于机床工作空间边界区域以及高频率加工区域；

A8、完成随机测点分布。

步骤S2采用基于可观测度指标的布点生成测量点，包括以下分步骤：

B1、首先在机床的工作空间中生成大量的随机点，作为可选测点的备用库；

B2、从测点的备用库中随机生成一组初始的测量点；

B3、不断的从备选库中向初始测量点中增加新的测点，并同时去除初始测量点中的测点，在此过程中，不断计算测量点的可观测度，以可观测最大为目标，进行测点的增加和删除；