[发明专利]一种AB双工具摆五轴磁流变抛光机床结构参数标定方法

权利要求书

1.一种AB双工具摆五轴磁流变抛光机床结构参数标定方法，其特征在于，建立实际坐标系与理想坐标系之间的坐标变换关系，以及建立测点在实际坐标系中位置坐标的测量模型，通过坐标变换关系将测点从实际坐标系转换到理想坐标系；具体步骤为：

S1、测量标准块(15)标面位置信息，建立标准块(15)实际坐标系O′-X′Y′Z′及其与理想坐标系O^id-X^idY^idZ^id的坐标变换矩阵T；

S2、建立测点在实际坐标系中位置的测量模型；

S3、将A轴旋转至0°位置并保持不变，利用步骤S2中建立的测量模型，分别测量B轴位于0°、正向设定角度及负向设定角度时测点在实际坐标系O′-X′Y′Z′中的位置，并向理想坐标系进行坐标变换，得到测点P₁、P₂、P₃；

S4、将B轴旋转至0°位置并保持不变，利用步骤S2中建立的测量模型，分别测量A轴位于0°、正向设定角度及负向设定角度时测点在实际坐标系O′-X′Y′Z′中的位置，并向理想坐标系进行坐标变换，得到测点P₄、P₅、P₆；

S5、利用步骤S3中得到的测点P₁、P₂、P₃进行圆周拟合，计算测头与A轴轴线之间的位置关系；

S6、利用步骤S4中得到的测点P₄、P₅、P₆进行圆周拟合，计算测头与B轴轴线之间的位置关系；

S7、利用步骤S5及S6得到的结果，计算A轴轴线与B轴轴线之间的位置关系。

2.根据权利要求1所述的一种AB双工具摆五轴磁流变抛光机床结构参数标定方法，其特征在于，所述测点为三坐标测头(11)的测点。

3.根据权利要求1所述的一种AB双工具摆五轴磁流变抛光机床结构参数标定方法，其特征在于，步骤S1中坐标变换矩阵T的建立方法为：

(1)、在机床工作台上安装标准块(15)，记上表面为T，相邻两侧面分别为F、R，调整标准块(15)位姿，使F大致平行于面YOZ，R大致平行于面XOZ；驱动机床X、Y、Z轴，利用三坐标测头(11)测量标准块(15)面T、F、R不在同一直线上的三点位置信息；

(2)、在标准块(15)上同一角点建立以T、F、R三面为基准直角坐标系O′-X′Y′Z′及与机床三直线轴平行的理想坐标系O^id-X^idY^idZ^id；通过步骤(1)中的测量信息在机床坐标系O-XYZ进行平面拟合，得到各面的平面方程及单位法向向量，分别如式(1)与式(2)，则坐标系O′-X′Y′Z′向理想坐标系O^id-X^idY^idZ^id变换的矩阵T为式(3)；

其中，F_T、F_F与F_R分别代表平面T、F、R在机床坐标系下的方程，X、Y、Z为机床坐标系坐标，A₁、B₁、C₁、D₁、A₂、B₂、C₂、D₂、A₃、B₃、C₃、D₃为平面方程系数；

其中，N_T为T平面单位法向量，N_F为F平面单位法向量，N_R为R平面单位法向量；

T＝[N_T N_F N_R] (3)。

4.根据权利要求1所述的一种AB双工具摆五轴磁流变抛光机床结构参数标定方法，其特征在于，步骤S2中测量模型的建立方法为：

a)、将A、B轴旋转到0°位置，记录此时机床直线轴坐标P₀(X₀，Y₀，Z₀)，摆动转轴到设定位置；

b)、利用三坐标测头(11)对标准块(15)的上表面四边进行测量，估算标准块(15)中心，测量测点位于标准块(15)估算中心时测点到面T的Z向距离l_Z及测点坐标P_T(X_T，Y_T，Z_T)，则机床位于P₀时测点到面T的Z向距离L_Z为式(4)，法向垂直距离L_ZN为式(5)；

c)、测量机床X及Z向坐标为(X_T，Z_T+ΔL)时，测点到面R的Y向距离l_y及测点位置坐标P_R(X_R，Y_R，Z_R)，则机床位于P₀时测点到面R的距离L_y为式(6)，法向垂直距离L_yN为式(7)；

d)、测量机床Y及Z向坐标为(Y_T，Z_T+ΔL)时，测点到面F的X向距离l_x及测点位置坐标P_F(X_F，Y_F，Z_F)，则机床位于P₀时测点到面F的距离L_x为式(8)，法向垂直距离L_xN为式(9)；

e)、在设定位置处，测点在坐标系O′-X′Y′Z′中的位置为P′(L_ZN，L_yN，L_xN)；

f)、利用步骤S1中得到的变换矩阵T，将位于坐标系O′-X′Y′Z′下的P′转换至坐标系O^id-X^idY^idZ^id，得到P，变换方法如式(10)所示；

P＝T·P′ (10)。