【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及测量精度控制，尤其涉及一种数控机床空间误差建模方法及装置。
技术介绍
1、数控机床在运行时需要控制刀具的位置和方向，加工工件时刀具和工件的相对位置精度决定了机床的加工精度。常规的几何误差的防止法主要是通过提高机床零部件的制造与装配精度，加大机床系统的刚度等方法来减少机床本身的几何误差源，但这种方法费时费力，而且有着很大的局限性。通过误差补偿是提高机床加工精度的有效方法，而误差补偿的前提条件是建立机床的误差补偿模型，快速辨识和获取几何误差又是建立误差模型的基础。目前业内广泛使用的误差检测法是逐项测量法，是应用一系列测量仪器对机床的各项误差元素进行逐项测量，例如，应用激光干涉仪可对机床平动轴定位误差、直线度误差进行逐项测量。但是这种逐项测量方法往往费时费力，且需要多种误差检测设备及相关配件来完成各类误差测量，成本高、效率低。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的技术问题，本专利技术提供一种数控机床空间误差建模方法及装置，基于激光多普勒位移测量仪的分步体对角线法测量方法辨识了机床的几何误差元素，改变了常规的激光干涉仪多线法测量方法，使得测量更加简便快捷。
2、根据本专利技术的第一方面，本专利技术提供一种数控机床空间误差建模方法，包括以下步骤：
3、步骤一：测量机床三个进给轴的几何误差元素，包括：定位误差、直线度误差以及垂直度误差；
4、步骤二：根据测量得到的几何误差元素，建立空间误差模型；
5、步骤三：根据空间误差模型，采用
6、在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以作出如下改进。
7、可选的，所述测量机床三个进给轴的几何误差元素包括：
8、利用激光多普勒位移测量仪的分步体对角线法来获取几何误差元素，其中，分步体对角线法将每一步对角线上的运动分解为x、y、z方向上的三小步顺序执行，从而得到3倍的数据信息；分别为：三项定位误差(δxx、δyy、δzz)、六项直线度误差(δyx、δzx、δxy、δzy、δxz、δyz)以及三项垂直度误差(sxy、syz、szx)。
9、可选的，所述利用激光多普勒位移测量仪的分步体对角线法来获取几何误差元素包括：
10、首先在安装调试阶段连接测量设备，包括机床、激光头、温度压力补偿装置和测试软件；将激光头和转向镜固定于转接平台，并通过磁性底座安装在工作台上；将平面反射镜通过磁性底座安装于主轴上，调整位置使得激光通路沿着某一条对角线方向，在测试软件中设置测试过程中移动的步距与点数信息，通过平面镜上的标靶调试激光，使激光经反射后回到接收器。
11、可选的，所述根据测量得到的几何误差元素，建立空间误差模型包括：
12、使用齐次坐标变换来表达相邻坐标系的位姿关系与转换关系，建立空间误差模型。
13、可选的，所述空间误差模型表示如下：
14、
15、其中，ηx，ηy，ηz为进给轴的平移误差；δxx、δyy、δzz为进给轴的定位误差；δyx、δzx、δxy、δzy、δxz、δyz为进给轴的直线度误差；sxy、syz、szx为进给轴的垂直度误差；xzs表示x轴坐标系里主轴s与z轴的位置关系；xst表示x轴坐标系里刀具t与主轴s的位置关系；yzs表示y轴坐标系里主轴s与z轴的位置关系；yst表示y轴坐标系里刀具t与主轴s的位置关系；zzs表示z轴坐标系里主轴s与z轴的位置关系；zst表示z轴坐标系里刀具t与主轴s的位置关系；z表示z轴误差。
16、可选的，所述根据空间误差模型，采用离线修改g代码实施机床空间误差补偿包括：
17、通过辨识得到的几何误差元素作为输入，通过空间误差模型计算得到刀尖点的位置偏差，采用离线修改g代码的方式完成误差补偿。
18、可选的，所述通过辨识得到的几何误差元素作为输入，通过空间误差模型计算得到刀尖点的位置偏差，采用离线修改g代码的方式完成误差补偿包括：
19、首先把刀具路径文件存放到数控系统的g代码里去，按照此运动轨迹进行加工，然后通过空间误差模型，计算运动轨迹中的每一个点的空间误差是否在允差范围内；
20、若误差满足允差要求，就按照此轨迹点加工；
21、若不满足，则将空间误差反向叠加到运动轨迹点位上，按照轨迹顺序，依次判别轨迹中所有的点，最后生成补偿后的g代码文件。
22、根据本专利技术的第二方面，提供一种数控机床空间误差建模装置，包括：
23、测量单元，用于测量机床三个进给轴的几何误差元素，包括：定位误差、直线度误差以及垂直度误差；
24、建模单元，用于根据测量得到的几何误差元素，建立空间误差模型；
25、误差补偿单元，用于根据空间误差模型，采用离线修改g代码实施机床空间误差补偿。
26、可选的，所述测量机床三个进给轴的几何误差元素包括：
27、首先在安装调试阶段连接测量设备，包括机床、激光头、温度压力补偿装置和测试软件；将激光头和转向镜固定于转接平台，并通过磁性底座安装在工作台上；将平面反射镜通过磁性底座安装于主轴上，调整位置使得激光通路沿着某一条对角线方向，在测试软件中设置测试过程中移动的步距与点数信息，通过平面镜上的标靶调试激光，使激光经反射后回到接收器。
28、可选的，所述采用离线修改g代码实施机床空间误差补偿包括：
29、首先把刀具路径文件存放到数控系统的g代码里去，按照此运动轨迹进行加工，然后通过空间误差模型，计算运动轨迹中的每一个点的空间误差是否在允差范围内；
30、若误差满足允差要求，就按照此轨迹点加工；
31、若不满足，则将空间误差反向叠加到运动轨迹点位上，按照轨迹顺序，依次判别轨迹中所有的点，最后生成补偿后的g代码文件。
32、本专利技术的技术效果和优点：
33、本专利技术提供的一种数控机床空间误差建模方法及装置，利用激光多普勒位移测量仪的分步体对角线法测量方法来获取几何误差元素，使用齐次坐标变换来表达相邻坐标系的位姿关系与转换关系，快速建立空间误差模型，并采用离线修改g代码的方式实施机床空间误差补偿，最终可以减少机床的加工误差。采用分步体对角线法测量空间误差具有操作简单、方便快捷的优点，并且其补偿精度足够高，可以满足实际生产中用户对数控机床空间误差补偿在精度和实用性方面的要求。
34、本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
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1.一种数控机床空间误差建模方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种数控机床空间误差建模方法，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的一种数控机床空间误差建模方法，其特征在于，所述利用激光多普勒位移测量仪的分步体对角线法来获取几何误差元素包括：
4.根据权利要求1所述的一种数控机床空间误差建模方法，其特征在于，所述根据测量得到的几何误差元素，建立空间误差模型包括：
5.根据权利要求4所述的一种数控机床空间误差建模方法，其特征在于，所述空间误差模型表示如下：
6.根据权利要求1所述的一种数控机床空间误差建模方法，其特征在于，所述根据空间误差模型，采用离线修改G代码实施机床空间误差补偿包括：
7.根据权利要求6所述的一种数控机床空间误差建模方法，其特征在于，所述采用离线修改G代码的方式完成误差补偿包括：
8.一种数控机床空间误差建模装置，其特征在于，包括：
9.根据权利要求8所述的一种数控机床空间误差建模装置，其特征在于，所述测量机床三个进给轴的几何误差元素包括：>
10.根据权利要求8所述的一种数控机床空间误差建模装置，其特征在于，所述采用离线修改G代码实施机床空间误差补偿包括：
...【技术特征摘要】
1.一种数控机床空间误差建模方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种数控机床空间误差建模方法，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的一种数控机床空间误差建模方法，其特征在于，所述利用激光多普勒位移测量仪的分步体对角线法来获取几何误差元素包括：
4.根据权利要求1所述的一种数控机床空间误差建模方法，其特征在于，所述根据测量得到的几何误差元素，建立空间误差模型包括：
5.根据权利要求4所述的一种数控机床空间误差建模方法，其特征在于，所述空间误差模型表示如下：
6.根据权利要求1...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘宏伟，薛东，戴桂月，刘海燕，
申请(专利权)人：湖北文理学院，
类型：发明
国别省市：
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