[发明专利]一种适用于混联数控机床的嵌入式误差软件补偿方法

说明书

本发明公开一种适用于混联数控机床的嵌入式误差软件补偿方法，该方法将影响混联数控机床运动的误差源映射成刀具末端的位姿误差，通过样本点处的误差测量值建立刀具位姿误差的预估模型，并根据该预估模型计算刀具在机床工作空间任意位置处的位姿误差，而不需要采用误差映射模型来获取刀具末端的误差补偿值，减少了由于繁琐计算在控制器CPU中的占时，据此原理可以在数控系统中设计实时误差补偿器，提高误差补偿的效果。

技术领域

本发明涉及到混联数控机床领域，具体涉及到混联数控机床的误差补偿方法。

背景技术

混联数控机床通过将2或3自由度的并联模块与2自由度的串联模块相结合来满足多轴加工的需求，具有工作空间大、动静态性能好、机械刚度高，可重构性强等优点，可以满足大型结构件的加工需求。在国外，该种混联数控机床通常运用在航空航天领域。

制约数控机床加工精度的主要因素是机床的动、静态误差，它会使刀具所到达的实际位姿偏离理想位姿，因此要提高刀具的位姿精度。解决该问题有两条途径：一是提高机床本体的制造精度，二是对其进行误差补偿。由于误差补偿成本低、效果明显，得到广泛应用。

现有的误差软件补偿器主要是基于模型的补偿方法。该方法需要先建立几何误差与刀具位姿误差间的映射模型，再通过实验辨识出具体的误差参数，最终根据辨识出的误差值修正运动模型或者系统输入来达到误差补偿的目的。但由于实际情况中的误差源的构成复杂，刀具空间位姿误差会同时受到多种机床误差的影响，而所建立的误差映射模型往往需要简化处理，而不能将所有的误差参数都反映出来，因此某些情况下补偿精度不能达到预期效果。

虽然很难完全分离所有误差源，但是机床误差所导致的刀具末端的误差可以通过检测得到，且刀具位姿误差存在连续性和相关性。据此可将影响机床运动的误差源映射成末端的位姿误差，通过检测工作空间内样本点的误差构造出机构末端在工作空间内的位姿误差预估模型，而不需要采用误差映射模型来获取末端的误差补偿值。基于该思想，提出了一种适用于混联数控机床的误差补偿方法。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种适用于混联数控机床的嵌入式误差软件补偿方法，提高混联数控机床的补偿精度，该方法将影响机床运动的误差源映射成末端的位姿误差，通过检测工作空间内样本点的误差构造出机构末端在工作空间内的位姿误差预估模型，而不需要采用误差映射模型来获取末端的误差补偿值。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种适用于混联数控机床的嵌入式误差软件补偿方法，包括误差预估和误差补偿两部分；

所述误差预估是按照混联数控机床的输入代码和误差预估模型计算工作空间内输入代码对应点处的全位姿误差；

所述误差补偿是按照误差预估部分提供的全位姿误差修正混联数控机床的输入代码，并采用修正后的输入代码驱动机床运动，进而实现误差补偿；

所述误差预估模型的构造过程与误差补偿的过程包括以下步骤：

(1)将混联数控机床刀具的工作空间分为姿态空间与位置空间，确定每个空间与并联运动模块和滑台运动模块间的相关性，在与姿态空间相关的运动模块所形成的空间内对姿态误差进行预估，在与位置空间相关的运动模块所形成的空间内对位置误差进行预估，分别确定各空间的大小及形状；

(2)分别确定影响步骤(1)中所述的姿态空间参数与位置空间参数，位置空间参数包括刀尖点z轴坐标值Z、进动角ψ、章动角θ、X平台驱动位移x^s和Y平台驱动位移y^s，基于上述参数将不规则的姿态空间和位置空间映射成标准化规则的参数空间；

(3)对所得标准化规则的参数空间进行网格化处理，选取样本点将参数空间划分成网格单元；

(4)对所选取的样本点处的位姿误差进行测量；