【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及多轴数控机床误差补偿，尤其是指一种基于多轴旋转轴非线性误差补偿方法及系统。
技术介绍
1、随着现代制造业的快速发展，多轴数控机床因其高效率、高精度和高灵活性的优势，在航空、汽车、模具等高端制造领域得到了广泛应用。然而，多轴数控机床在加工复杂曲面时，由于旋转轴的非线性误差，常常导致加工精度下降，影响产品质量和生产效率。
2、多轴数控机床的旋转轴非线性误差主要来源于机床结构、控制系统、环境温度变化、刀具磨损等多个方面。这些非线性误差使得刀具旋转中心的实际运动轨迹与理想轨迹之间存在偏差，进而影响到加工表面的形状和尺寸精度。
3、传统的多轴数控机床误差补偿方法主要依赖于机床制造商提供的线性插补算法，这种方法在简单几何形状加工时能够取得较好的效果，但在加工复杂曲面时，由于线性插补的局限性，往往无法准确反映实际加工过程中的非线性误差，导致加工精度下降。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于多轴旋转轴非线性误差补偿方法及系统，所述方法包括以下步骤：
2、s1：在多轴工具机上确定一个固定的基准点，并基于所述基准点，构建xyz坐标系，定义a轴是绕着x轴旋转的旋转轴，b轴是绕着y轴旋转的旋转轴，c轴是绕着z轴旋转的旋转轴；
3、s2：分别对a轴、b轴、c轴的旋转角度的线性误差进行补偿，得到线性补偿后的多轴工具机；
4、s3：基于所述线性补偿后的多轴工具机，分别对a轴、b轴、c轴的旋转角度的非线性误差进行
5、设计一个标定仪器，所述标定仪器包括支撑柱和标准球，所述标准球安装在所述支撑柱上；
6、利用所述标定仪器分别对a轴、b轴、c轴的旋转角度的非线性误差进行补偿。
7、在本专利技术的一个实施例中，利用所述标定仪器对c轴的旋转角度的非线性误差进行补偿的方法包括：
8、将所述标定仪器安装在所述多轴工具机的xoy平面上，获取所述标准球的初始球心坐标；
9、控制所述标定仪器以z轴为旋转中心旋转角度θ，基于所述旋转角度θ，构建旋转矩阵r；
10、基于所述旋转矩阵r，得到旋转后的球心坐标理论值；
11、获取旋转后的球心坐标实际值，基于所述球心坐标理论值和所述球心坐标实际值，得到x、y、z各轴的分量误差值；
12、利用所述x、y、z各轴的分量误差值实时对c轴的旋转角度的非线性误差进行补偿。
13、在本专利技术的一个实施例中，所述旋转矩阵r表示为：
14、在本专利技术的一个实施例中，所述球心坐标理论值的获取方法为：
15、将所述标准球的初始球心坐标(x0,y0,z0)转换成向量形式：
16、基于向量形式的初始球心坐标计算得到向量形式的旋转后的球心坐标由此得到所述球心坐标理论值为(x0cosθ-y0sinθ,x0sinθ+y0cosθ,z0)。
17、在本专利技术的一个实施例中，所述初始球心坐标和所述球心坐标实际值均是通过安装在数控机床测头上的接触式探针或非接触式激光传感器测量得到的。
18、在本专利技术的一个实施例中，对c轴的旋转角度的线性误差进行补偿的方法包括：
19、在所述多轴工具机的xoy平面上定义两个基准点，分别为第一基准点和第二基准点，获取第一基准点和第二基准点的初始坐标，并定义所述第一基准点指向所述第二基准点的向量为向量a；
20、使向量a旋转角度α，获取旋转后的第一基准点和第二基准点的坐标数据，并定义旋转之后的第一基准点指向所述第二基准点的向量为向量b；
21、计算向量a和向量b之间的夹角β，将α和β的差值作为相对角度误差，并以所述相对角度误差对c轴的旋转角度的线性误差进行补偿。
22、在本专利技术的一个实施例中，所述补偿方法还包括：对a轴的旋转角度的非线性误差进行补偿时，将所述标定仪器安装在所述多轴工具机的yoz平面上；对b轴的旋转角度的非线性误差进行补偿时，将所述标定仪器安装在所述多轴工具机的xoz平面上。
23、基于同一专利技术构思，本专利技术还提供了一种基于多轴旋转轴非线性误差补偿系统，所述系统用于实现所述的基于多轴旋转轴非线性误差补偿方法，具体包括以下模块：
24、坐标系构建模块，所述坐标系构建模块用于在多轴工具机上确定一个固定的基准点，并基于所述基准点，构建xyz坐标系，定义a轴是绕着x轴旋转的旋转轴，b轴是绕着y轴旋转的旋转轴，c轴是绕着z轴旋转的旋转轴；
25、线性误差补偿模块，所述线性误差补偿模块用于分别对a轴、b轴、c轴的旋转角度的线性误差进行补偿，得到线性补偿后的多轴工具机；
26、非线性误差补偿模块，所述非线性误差补偿模块用于基于所述线性补偿后的多轴工具机，分别对a轴、b轴、c轴的旋转角度的非线性误差进行补偿，包括：利用标定仪器分别对a轴、b轴、c轴的旋转角度的非线性误差进行补偿；其中，所述标定仪器包括支撑柱和标准球，所述标准球安装在所述支撑柱上。
27、本专利技术还提供了一种数控机床，包括控制系统，将所述的基于多轴旋转轴非线性误差补偿系统集成在所述控制系统中，在工件加工过程中利用所述误差补偿系统实时在线监测和角度误差补偿。
28、本专利技术还提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机软件产品，所述计算机软件产品包括的若干指令，用以使得一台计算机设备执行所述的基于多轴旋转轴非线性误差补偿方法。
29、本专利技术的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
30、1、提高加工精度：本专利技术通过分别对a轴、b轴、c轴的旋转角度的非线性误差进行补偿，可以显著减少机床在加工过程中的误差，从而提高加工精度。
31、2、增强机床稳定性：本专利技术通过精确的误差补偿，机床在不同工况下的性能表现更加稳定，减少了因误差导致的加工质量波动，提高了生产效率和产品质量。
32、3、适用性强：本专利技术适用于不同类型的多轴数控机床，具有广泛的适用性，通过调整补偿参数，可以适应不同机床和加工需求，提高了系统的灵活性和可扩展性。
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1.一种基于多轴旋转轴非线性误差补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于多轴旋转轴非线性误差补偿方法，其特征在于：利用所述标定仪器对C轴的旋转角度的非线性误差进行补偿的方法包括：
3.根据权利要求2所述的基于多轴旋转轴非线性误差补偿方法，其特征在于：所述旋转矩阵R表示为：
4.根据权利要求3所述的基于多轴旋转轴非线性误差补偿方法，其特征在于：所述球心坐标理论值的获取方法为：
5.根据权利要求2所述的基于多轴旋转轴非线性误差补偿方法，其特征在于：所述初始球心坐标和所述球心坐标实际值均是通过安装在数控机床测头上的接触式探针或非接触式激光传感器测量得到的。
6.根据权利要求1所述的基于多轴旋转轴非线性误差补偿方法，其特征在于：对C轴的旋转角度的线性误差进行补偿的方法包括：
7.根据权利要求1所述的基于多轴旋转轴非线性误差补偿方法，其特征在于，所述补偿方法还包括：对A轴的旋转角度的非线性误差进行补偿时，将所述标定仪器安装在所述多轴工具机的YOZ平面上；对B轴的旋转角度的非线性误差进行补偿时，
8.一种基于多轴旋转轴非线性误差补偿系统，其特征在于，所述系统用于实现权利要求1至7任意一项所述的基于多轴旋转轴非线性误差补偿方法，具体包括以下模块：
9.一种数控机床，其特征在于，包括控制系统，将如权利要求8所述的基于多轴旋转轴非线性误差补偿系统集成在所述控制系统中，在工件加工过程中利用所述误差补偿系统实时在线监测和角度误差补偿。
10.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质存储有计算机软件产品，所述计算机软件产品包括的若干指令，用以使得一台计算机设备执行权利要求1至7任意一项所述的基于多轴旋转轴非线性误差补偿方法。
...【技术特征摘要】
1.一种基于多轴旋转轴非线性误差补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于多轴旋转轴非线性误差补偿方法，其特征在于：利用所述标定仪器对c轴的旋转角度的非线性误差进行补偿的方法包括：
3.根据权利要求2所述的基于多轴旋转轴非线性误差补偿方法，其特征在于：所述旋转矩阵r表示为：
4.根据权利要求3所述的基于多轴旋转轴非线性误差补偿方法，其特征在于：所述球心坐标理论值的获取方法为：
5.根据权利要求2所述的基于多轴旋转轴非线性误差补偿方法，其特征在于：所述初始球心坐标和所述球心坐标实际值均是通过安装在数控机床测头上的接触式探针或非接触式激光传感器测量得到的。
6.根据权利要求1所述的基于多轴旋转轴非线性误差补偿方法，其特征在于：对c轴的旋转角度的线性误差进行补偿的方法包括：
7.根据权利要求1所述的基于多轴旋转...
【专利技术属性】
技术研发人员：安周，陆佳颖，刘成消，
申请(专利权)人：苏州千机智能软件有限公司，
类型：发明
国别省市：
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