[发明专利]一种用于并联构型主轴头的动力学标定方法

摘要

本发明公开了一种用于并联构型主轴头的动力学标定方法，属于机床技术领域。该方法首先建立直线进给运动过程中并联构型主轴头的动力学模型，确定动力学参数；建立解耦多项式模型，用于对动力学参数进行计算；进一步根据解耦多项式模型的特点，设计具有最少测量位姿的标定实验方案，通过实验数据计算解耦多项式模型的实际系数，最终完成并联构型主轴头的动力学标定。最终有效解决了并联构型主轴头动力学参数计算不准确的问题，大幅提高了动力学参数的计算精度。

主权项

1.一种用于并联构型主轴头的动力学标定方法，其特征在于该方法包括如下步骤：1)建立直线进给运动过程中并联构型主轴头的动力学模型：式中，Fi为并联构型主轴头的驱动力，i＝1,2,…n，n≤6，mij为质量矩阵元素，j＝1,2,…n，gi2为重力矩阵元素，ag为重力加速度；2)定义动力学参数如下：Gi＝gi2式中，Mi与Gi为并联构型主轴头的动力学参数；3)建立解耦多项式模型，用于对动力学参数Mi与Gi进行计算：式中，M′i与G′i分别代表用于计算动力学参数Mi与Gi的解耦多项式模型，α与β为欧拉角，aki、bk′i为解耦多项式模型Mi′的系数，cki、dk′i为解耦多项式模型Gi′的系数，k′＝1,2,3，k＝0,1,2,3；4)根据所建立的解耦多项式模型，选择如下7个测量位姿，以确定解耦多项式模型中的系数：式中，O、P1、P2、P3、Q1、Q2、Q3为7个测量位姿，α与β的取值代表各位姿的具体坐标，αmax与βmax分别为α与β的最大值；5)确定直线进给运动的具体参数，包括运动行程L，最大加速度amax及匀速阶段的运动速度v，进而令并联构型主轴头依次在各测量位姿处进行直线进给运动，测量运动过程中的驱动力Fmi与Fpi，其中Fmi为匀速阶段的驱动力，Fpi为加速阶段的最大驱动力；6)建立解耦多项式模型与测量数据间的关系：根据所建立的关系，令α＝β＝0，得到：c0iag＝Fmia0i+c0iag＝Fpi利用在O处的实验数据解得系数a0i与c0i；令β＝0，得到：(c0i+c1iα+c2iα2+c3iα3)ag＝Fmi(a0i+a1iα+a2iα2+a3iα3)＝Fpi‑Fmi利用在P1、P2、P3处的实验数据解得系数[a1i a2i a3i c1i c2i c3i]；令α＝0，得到：(c0i+d1iβ+d2iβ2+d3iβ3)ag＝Fmi(a0i+b1iβ+b2iβ2+b3iβ3)＝Fpi‑Fmi利用在Q1、Q2、Q3处的实验数据解得系数[b1i b2i b3i d1i d2i d3i]，最终完成并联构型主轴头的动力学标定。