[发明专利]基于微分变换的数控机床在机测量系统综合误差补偿方法

摘要

本发明公布了一种基于微分变换的数控机床在机测量系统综合误差补偿方法，应用于在机测量误差补偿领域，包括对在机测量各运动部件的误差进行分析，并将误差等效成相对于理想矩阵的微分算子。为了实现利用机床本体的三轴运动补偿各项误差，将传统机床多体系统建模中刀具与工件运动链，简化成沿单一方向传递运动链，并计算各运动部件之间的矩阵关系，最终推导出在机测量系统的综合误差模型。利用矩阵之间的传递关系将各刚体误差等效成机床本体三轴的线性误差，利用三轴机床的联动，对测量系统的光栅热误差、示值误差、导轨系统的阿贝误差、测头系统的安装误差进行补偿。此种建模精度更高、更符合在机测量的实际工况，能够较好消除在机测量系统中多误差源的影响，提高在机测量系统的测量精度。

主权项

1.基于微分变换的数控机床在机测量系统综合误差补偿方法，其特征在于，包括以下步骤:步骤一：建立堆栈式工作台Y轴导轨系统引起的待测点的偏摆—阿贝误差、俯仰—阿贝误差、滚转—阿贝误差模型；步骤二：建立X轴导轨系统和Y轴导轨系统共同作用引起的待测点的偏摆—阿贝误差、俯仰—阿贝误差、滚转—阿贝误差模型；步骤三：建立Z轴导轨系统引起的主轴坐标原点的偏摆—阿贝误差、俯仰—阿贝误差、滚转—阿贝误差模型；步骤四：分析机床三个运动轴存在的几何误差、垂直度误差；步骤五：分析测头系统存在的安装误差与热误差及测量过程存在的动态误差；步骤六：基于热变形临界点理论安装光栅测量系统，建立其零点漂移误差和示值误差模型；步骤七：为了方便雅可比矩阵的构造，将传统建模方法中的工件运动链、测头运动链合并成沿单一方向传递的运动链步骤八:考虑X轴导轨系统的阿贝误差与Y轴导轨系统的阿贝误差之间的相关性对整个传递运动链的影响；步骤九：在机测量系统的测头的位置误差、姿态误差可以看成传递运动链中每个部件微分运动单独作用并沿运动链传递至测头引起的误差的矢量和，计算每个部件单独作用的引起的测头误差，误差矢量和即在机测量系统的综合误差。步骤十：将测量系统的几何误差、光栅示值误差、零点漂移误差、导轨系统阿贝误差、测头的安装误差、热误差等效成三轴的几何误差，并求解三轴的等效微分算子。步骤十一：用等效的微分算子去构建雅可比矩阵，通过雅可比矩阵的广义逆，得到三轴补偿量的最小二乘解。