[发明专利]一种基于激光干涉仪测量的多轴机床几何误差辨识方法

权利要求书

1.一种基于激光干涉仪的多轴机床几何误差辨识方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，移动机床主轴，利用激光干涉仪进行误差测量；

步骤二，对测量数据进行预处理，降低因测量坐标系与机床惯性坐标系不重合而产生测量的误差；

步骤三，通过改进测量项来构建误差辨识模型。

2.根据权利要求1所述的一种基于激光干涉仪的多轴机床几何误差辨识方法，其特征在于，步骤一利用激光干涉仪进行误差测量的具体步骤包括：

步骤S1.1，根据机床结构规划激光干涉仪测量路径；

步骤S1.2，测量各轴向平动轴在三个不同位置单独运动时的定位误差和两个直线度误差。

3.根据权利要求1所述的一种基于激光干涉仪的多轴机床几何误差辨识方法，其特征在于，步骤二对测量数据进行预处理采用最小二乘法的原则。

4.根据权利要求3所述的一种基于激光干涉仪的多轴机床几何误差辨识方法，其特征在于，步骤二对测量数据进行预处理，包括以下步骤：

步骤S2.1，选取各轴向平动轴独立运动的直线度误差的测量数据；

步骤S2.2，以X向运动的Y向直线度误差为例，求取机床惯性坐标系的X轴在测量坐标系中的方程Δy=kx+b，采用最小二乘法拟合得到的直线方程作为机床惯性坐标系在测量坐标系中的方程；

步骤S2.3，求辨识所需数据Δy’与测量所得数据Δy的关系：

；

步骤S2.4，由于实际测量中两坐标系的偏差角度很微小，因此式中的k为微小量，因此该式可以简化为：

。

5.根据权利要求2所述的一种基于激光干涉仪的多轴机床几何误差辨识方法，其特征在于，步骤三中根据各轴向平动轴在三个不同位置单独运动时的定位误差和两个直线度误差作为测量项来构建误差辨识模型。

6.根据权利要求5所述的一种基于激光干涉仪的多轴机床几何误差辨识方法，其特征在于，步骤三构建误差辨识模型，包括以下步骤：

步骤S3.1，通过上述定位误差和两个直线度误差的测量数据计算得到单个平动轴单独运动时的6自由度误差；

步骤S3.2，通过坐标变换原理得到单个平动轴单独运动的6自由度误差的辨识矩阵；

步骤S3.3，利用上述辨识矩阵对机床各平动轴进行几何误差辨识。

7.根据权利要求6所述的一种基于激光干涉仪的多轴机床几何误差辨识方法，其特征在于，所述辨识矩阵以X轴向平动轴为例的具体公式为：

。

8.根据权利要求7所述的一种基于激光干涉仪的多轴机床几何误差辨识方法，其特征在于，Y、Z轴向平动轴的辨识矩阵与所述X轴向平动轴的辨识矩阵一致。

9.根据权利要求7所述的一种基于激光干涉仪的多轴机床几何误差辨识方法，其特征在于，辨识矩阵依然要满足秩为6进行求解。