[发明专利]一种基于多光束激光干涉仪的机床体对角线误差测量方法

说明书

本发明公开一种基于多光束激光干涉仪的机床体对角线误差测量方法，包括以下步骤：(1)设置辅助调光机构用于对光，辅助调光机构包括机构A和机构B，机构A能够实现四个自由度的调节；机构B能够实现两个自由度的调节；机构A安装在工作台上，机构B安装在机床的主轴端；(2)将XM60多光束激光干涉仪的发射器安装在机构A上，激光接收器安装在机构B上；(3)调整机构A和机构B的角度和位移，测量出机床的体对角线误差；(4)建立数控机床21项几何误差和步骤(3)测量结果之间的映射模型；(5)建立数控机床21项几何误差和机床坐标系下机床的末端位姿误差之间的映射模型；(6)获得机床坐标系下机床的末端位姿误差与测量结果的映射模型。

技术领域

本发明属于数控机床几何误差精密测量领域，特别是涉及一种基于多光束激光干涉仪的机床空间误差测量及辨识方法

背景技术

误差补偿是提供机床精度的重要手段，而误差测量时误差补偿的核心环节。目前在机床空间误差测量环节，应用比较广泛的测量方法是基于单光束激光干涉仪的测量方法。但该方法只能获得机床体对角线误差的定位误差，机床在空间内的末端位姿误差难以获得。传统方法，要想获得末端位姿误差，需要分别测量三个轴的18项几何误差和3项垂直度误差，一共21项误差，测量过程繁琐，而且测量误差较大，由机床弹性变形引起的误差难以剔除。

雷尼绍公司研制出了名为XM-60的多光束激光干涉仪，该仪器可以同时测量出直线轴的六项几何误差，但是尚未发现将XM-60多光束激光干涉仪应用于机床空间误差测量的应用。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种基于多光束激光干涉仪的数控机床体对角线误差测量与辨识方法，减少误差测量次数，且提高测量精度。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

基于XM-60多光束激光干涉仪的机床体对角线误差测量方法，包括以下步骤：

(1)设置辅助调光机构用于对光，辅助调光机构包括机构A和机构B，机构A由一个旋转轴和三个平移轴组成，能够实现四个自由度的调节；机构B由两个旋转轴组成，能够实现两个自由度的调节；机构A安装在工作台上(工件端)，机构B安装在机床的主轴端(刀具端)；

(2)将XM60多光束激光干涉仪的发射器安装在机构A上(工件端)，激光接收器安装在机构B上(刀具端)；

(3)通过调整机构A和机构B的角度和位移，实现激光发射器和接收器的对光，对光完成后，测量出机床的体对角线误差；

(4)建立数控机床21项几何误差和步骤(3)测量结果之间的映射模型；

(5)建立数控机床21项几何误差和机床坐标系下机床的末端位姿误差之间的映射模型；

(6)获得机床坐标系下机床的末端位姿误差与测量结果的映射模型。

与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：

由于传统的方法获得机床坐标系下末端位姿误差的方法繁琐且精度较低，且测量信息不够全面，本发明中测量信息更加全面，测量效率更高，测量和辨识精度更高，详细如下。

1.测量信息更加全面：本发明中步骤(3)的体对角线误差测量方法，通过一次测量，可以获得体对角线方向的六项误差，而传统的体对角线误差测量方法只能获得一项误差，因此本发明的测量方法所测出的机床误差更全面，将机床体对角线误差的测量信息从一维提高到了三维；

2.测量效率更高：本发明的检测和辨识方法只需要检测体对角线误差和Z轴的误差，就可以辨识出机床的末端位姿误差，测量次数只需要2次；而传统的测量方法，三个直线轴的18项误差需要分别单独测量，共需要18次测量，因此本发明的测量方法大幅度的提高了测量效率；