[发明专利]多轴数控机床平动轴与旋转轴相互位置关系辨识方法

摘要

本发明公开了一种多轴数控机床平动轴与旋转轴相互位置关系辨识方法，激光跟踪仪在多轴机床转台上对多轴机床平动部件相同的运动轨迹进行跟踪测量，利用测量得到的测量点的空间坐标，分别确定出平动部件运动轨迹和转台上一系列测量点的空间坐标。并分别拟合出多轴机床平动部件沿x轴、y轴运动时的轴线方向向量和转台旋转轴z_r轴线方向向量，从而实现对多轴机床平动轴与旋转轴相互位置关系的辨识。该方法基于GPS原理，有效避免了激光跟踪仪测角误差对整体测量精度的影响，从而极大提高了激光跟踪仪现场整体测量精度。利用激光跟踪仪快速测量的优点，实现多平动轴与旋转轴相互位置关系的高效测量。该方法具有快速、精度高等优点。

主权项

1.一种多轴数控机床平动轴与旋转轴相互位置关系辨识方法，其特征在于包括以下步骤：S1、将猫眼安装在机床主轴附近，并可跟随主轴一起运动；激光跟踪仪安装在机床转台上，并可跟随机床转台一起转动，将激光跟踪仪的位置定义为基站位置；S2、控制机床平动部件按预定的路径在三维空间进给，在平动部件的运动轨迹上设置测量点，激光跟踪仪在转台上至少四个基站位置对多轴数控机床平动部件相同的运动轨迹进行测量；机床平动部件沿x轴、y轴、z轴方向运动，每个方向的运动轨迹上设置的测量点至少五个；当平动部件运动到各测量点位置时，控制平动部件停止运动，并记下当前位置激光跟踪仪的测量结果；当平动部件走完预定的路径后，第一个基站位置测量结束，然后转台转动，将激光跟踪仪移动到下一个基站位置，重复上述测量过程，直至在所有基站位置都完成对机床平动部件运动轨迹的跟踪测量；S3、利用激光跟踪仪测量得到的测量点的空间坐标，构建基于测量点欧矢距离的最小二乘模型，确定出激光跟踪仪自身仪器坐标系与多轴机床自身机床坐标系间的齐次变换矩阵，从而确定出激光跟踪仪在转台上的各基站初始位置坐标；S4、利用激光跟踪仪的测距信息，分别建立基站自标定和测量点确定的冗余方程，并对方程进行求解，确定出机床平动部件运动过程中各测量点的空间坐标；S5、利用步骤S4中得到的平动部件沿x轴、y轴运动时的一系列测量点的空间坐标，通过空间直线方向向量拟合算法，分别拟合出平动部件沿机床x轴、y轴运动时的轴线方向向量；利用转台上激光跟踪仪所在的各基站位置坐标，通过空间平面方向向量拟合算法拟合出转台旋转轴zr轴的方向向量，从而对多轴机床平动轴与旋转轴相互位置关系进行评定。