[发明专利]多轴数控机床旋转轴几何运动误差的精密测量方法及系统

权利要求书

1.一种多轴数控机床旋转轴几何运动误差的精密测量方法，其特征在于，通过多边测量得到待测旋转轴上不共线的至少三组测点与所述多轴数控机床的参考坐标系中不共面的至少四个站点之间的距离，并据此建立待测旋转轴上的测点之间的刚体运动约束方程组以及考虑刚体运动约束的测点坐标计算模型，然后采用最小二乘法拟合得到测点的坐标以及测点综合位置误差值；分别建立PIGE模型、PDGE模型以及对应的PIGE辨识模型和PDGE辨识模型，通过代入测点综合位置误差值得到10项几何误差元素；

所述的测点的坐标，从拟合得到的坐标值中进一步减去测点坐标的名义值，得到待测旋转轴的由几何误差引起的测点综合位置误差值；

所述的PIGE模型和PDGE模型分别描述PIGE和PDGE与测点位置误差之间的关系，PIGE辨识模型和PDGE辨识模型分别为PIGE模型和PDGE模型的逆；

所述的刚体运动约束方程组，包含所有的测点坐标，并且描述一个基于刚体假设而自然成立的刚体运动约束，即在待测旋转轴的运动过程中，测点之间的距离是固定不变的；该刚体运动约束方程组由一系列刚体运动约束方程构成，具体为：，其中：为当旋转轴位于第k₁个位置时，属于第i₁组的测点；和具有类似的含义；运算符|| ||为计算两点之间的距离。

2.根据权利要求1所述的多轴数控机床旋转轴几何运动误差的精密测量方法，其特征是，所述的拟合，将所述的距离与所述测点坐标计算模型进行最佳拟合，得到待测旋转轴的测点的坐标。

3.根据权利要求1所述的多轴数控机床旋转轴几何运动误差的精密测量方法，其特征是，所述的代入测点综合位置误差值是指：将测点综合位置误差值代入PIGE辨识模型，得到旋转轴的4项PIGE值后进一步代入PIGE模型，得到由PIGE引起的测点位置误差值；然后从测点综合位置误差值中减去由PIGE引起的测点位置误差值，得到由PDGE引起的测点位置误差值后进一步代入PDGE辨识模型，得到6项PDGE值。

4.根据权利要求1所述的多轴数控机床旋转轴几何运动误差的精密测量方法，其特征是，所述的测点坐标计算模型，包含所有的测点坐标和站点坐标，并且综合考虑测点与站点之间的距离，以及测点之间的刚体运动约束，具体为：其中：t_j为多轴数控机床的参考坐标系中的第j个站点；m_ijk为当旋转轴位于第k个位置时，获取到的属于第i组的测点与第j个站点之间的距离。

5.根据权利要求1所述的多轴数控机床旋转轴几何运动误差的精密测量方法，其特征是，所述的PIGE模型为：Δw_ik，PIGE＝B_ik，PIGE·[E_AOC E_BOC E_XOC E_YOC]^T，其中：Δw_ik，PIGE为当旋转轴位于第k个位置时，属于第i组的测点的由PIGE引起的测点位置误差；B_ik，PIGE为系数矩阵；E_AOC、E_BOC、E_XOC和E_YOC为旋转轴的4项PIGE；对应的PIGE辨识模型为：[E_AOC E_BOC E_XOC E_YOC]^T＝((B_PIGE)^T·B_PIGE)^-1·(B_PIGE)^T·Δw_PIGE，其中：Δw_PIGE由所有的Δw_ik，PIGE组成；B_PIGE由所有的B_ik，PIGE组成。