一種數(shù)控機(jī)床單軸幾何角運(yùn)動(dòng)誤差分離方法
【專利摘要】一種數(shù)控機(jī)床單軸幾何角運(yùn)動(dòng)誤差分離方法，通過(guò)測(cè)量運(yùn)動(dòng)軸三個(gè)固定的坐標(biāo),求取單軸的法向量,再通過(guò)與初始基準(zhǔn)法向量之間的對(duì)比求解出單軸的幾何角運(yùn)動(dòng)誤差，整個(gè)求解過(guò)程中只需解析幾何知識(shí)便可完成，算法簡(jiǎn)單可靠，與單項(xiàng)幾何誤差測(cè)量法相比效率大大提高，與綜合幾何誤差測(cè)量法相比，分離算法非常簡(jiǎn)單。
【專利說(shuō)明】一種數(shù)控機(jī)床單軸幾何角運(yùn)動(dòng)誤差分離方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及數(shù)控機(jī)床誤差檢測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種數(shù)控機(jī)床單軸幾何角運(yùn)動(dòng)誤差分離方法。
【背景技術(shù)】
[0002]空間物體有六個(gè)自由度，分別為X、Y、Z方向的直線運(yùn)動(dòng)自由度和繞Χ、Υ、Ζ三軸的旋轉(zhuǎn)自由度。那么，數(shù)控機(jī)床單軸幾何誤差也就包含六項(xiàng)，分別為X、Y、Z方向的三項(xiàng)直線度誤差和俯仰角、偏擺角和俯仰角三項(xiàng)角運(yùn)動(dòng)誤差。對(duì)于幾何誤差，通常有單項(xiàng)幾何誤差測(cè)量法和綜合誤差測(cè)量法兩種。單項(xiàng)幾何誤差測(cè)量法即針對(duì)六項(xiàng)誤差中的某一項(xiàng)誤差進(jìn)行測(cè)量，這種方法簡(jiǎn)單，針對(duì)性強(qiáng)，但是對(duì)于每一項(xiàng)誤差往往采用不同的測(cè)量設(shè)備，要完成單軸的六項(xiàng)幾何誤差檢測(cè)往往耗時(shí)很長(zhǎng)，效率低下。綜合誤差測(cè)量法對(duì)單軸整體誤差進(jìn)行檢測(cè)，然后采用誤差分離算法分離出六項(xiàng)誤差。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單，但是誤差分離算法往往比較復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種數(shù)控機(jī)床單軸幾何角運(yùn)動(dòng)誤差分離方法，可以有效快速分離出三項(xiàng)角運(yùn)動(dòng)誤差中的任意兩項(xiàng)。
[0004]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案:
[0005]一種數(shù)控機(jī)床單軸幾何角運(yùn)動(dòng)誤差分離方法，包括以下步驟:
[0006]I)測(cè)量之前，在數(shù)控機(jī)床單軸上找任意三個(gè)固定點(diǎn)Α、B、C，確定其空間坐標(biāo)，并求取由這三點(diǎn)所確定平面的空間法向量，定義為基準(zhǔn)法向量N ；
[0007]2)測(cè)量時(shí)，機(jī)床單軸運(yùn)動(dòng)一段距離后開始第一次采樣，三個(gè)固定點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至ApB1X1位置，確定其空間坐標(biāo)，并求取由這三點(diǎn)所確定平面的空間法向量，定義為后續(xù)法向量N1 ；
[0008]3)求解其中兩項(xiàng)角運(yùn)動(dòng)誤差，包含以下兩個(gè)分步:
[0009]第一步:將后續(xù)法向量N1所在斜平面繞Z軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，直至斜平面與基準(zhǔn)法向量N重合，旋轉(zhuǎn)角α即為第一個(gè)角運(yùn)動(dòng)誤差；
[0010]第二步:后續(xù)法向量N1經(jīng)過(guò)旋轉(zhuǎn)后變?yōu)榉ㄏ蛄縉/，將法向量N/所在的斜平面繞X軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)直至與基準(zhǔn)法向量N重合，旋轉(zhuǎn)角β即為第二個(gè)角運(yùn)動(dòng)誤差；
[0011]4)對(duì)所有后續(xù)采樣位置重復(fù)步驟2)至步驟3)，得到整個(gè)單軸的所有位置兩項(xiàng)角運(yùn)動(dòng)誤差的分布。
[0012]本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在:
[0013]本發(fā)明通過(guò)測(cè)量運(yùn)動(dòng)軸三個(gè)固定的坐標(biāo)，求取單軸的法向量，再通過(guò)與初始基準(zhǔn)法向量之間的對(duì)比求解出單軸的三項(xiàng)角運(yùn)動(dòng)誤差。整個(gè)求解過(guò)程中只需解析幾何知識(shí)便可完成，算法簡(jiǎn)單可靠。與單項(xiàng)幾何誤差測(cè)量法相比效率大大提高，與綜合幾何誤差測(cè)量法相t匕，分離算法非常簡(jiǎn)單。【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為單軸幾何角運(yùn)動(dòng)誤差分離原理圖。
[0015]圖2為法向量在各三維面投影圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0017]一種數(shù)控機(jī)床單軸幾何角運(yùn)動(dòng)誤差分離方法，包括以下步驟:
[0018]I)測(cè)量之前，在數(shù)控機(jī)床單軸上找任意三個(gè)固定點(diǎn)A、B、C，確定其空間坐標(biāo)，并求取由這三點(diǎn)所確定平面的空間法向量，定義為基準(zhǔn)法向量N=(a，b，(3)，其中&，13，(3分別為法向量N的X，Y, Z坐標(biāo)值；
[0019]2)測(cè)量時(shí)，機(jī)床運(yùn)動(dòng)軸運(yùn)動(dòng)一段距離后開始第一次采樣，三個(gè)固定點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至ApB1^ C1，確定其空間坐標(biāo)，并求取由這三點(diǎn)所確定平面的空間法向量，定義為后續(xù)法向量N1Ka1, b” C1),其中B1, b” C1分別為法向量N1的X，Y, Z坐標(biāo)值，
[0020]3)求解其中兩項(xiàng)角運(yùn)動(dòng)誤差，包含以下兩個(gè)分步:
[0021]第一步:如圖1所示，將后續(xù)法向量N1所在斜平面A1B1G1H1繞Z軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，直至斜平面A1B1G1H1和基準(zhǔn)法向量N所在斜平面ABGH重合，斜平面A1B1G1H1和斜平面ABGH之間的夾角α即為第一個(gè)角運(yùn)動(dòng)誤差；
[0022]以逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)為正，可得下式:
【權(quán)利要求】
1.一種數(shù)控機(jī)床單軸幾何角運(yùn)動(dòng)誤差分離方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)測(cè)量之前，在數(shù)控機(jī)床單軸上找任意三個(gè)固定點(diǎn)A、B、C，確定其空間坐標(biāo)，并求取由這三點(diǎn)所確定平面的空間法向量，定義為基準(zhǔn)法向量N ； 2)測(cè)量時(shí)，機(jī)床單軸運(yùn)動(dòng)一段距離后開始第一次采樣，三個(gè)固定點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至ApB1, C1位置，確定其空間坐標(biāo)，并求取由這三點(diǎn)所確定平面的空間法向量，定義為后續(xù)法向量N1 ； 3)求解其中兩項(xiàng)角運(yùn)動(dòng)誤差，包含以下兩個(gè)分步: 第一步:將后續(xù)法向量N1所在斜平面繞Z軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，直至斜平面與基準(zhǔn)法向量N重合，旋轉(zhuǎn)角α即為第一個(gè)角運(yùn)動(dòng)誤差； 第二步:后續(xù)法向量N1經(jīng)過(guò)旋轉(zhuǎn)后變?yōu)榉ㄏ蛄縉/，將法向量N/所在的斜平面繞X軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)直至與基準(zhǔn)法向量N重合，旋轉(zhuǎn)角β即為第二個(gè)角運(yùn)動(dòng)誤差； 4)對(duì)所有后續(xù)采樣位置重復(fù)步驟2)至步驟3)，得到整個(gè)單軸的所有位置兩項(xiàng)角運(yùn)動(dòng)誤差的分布。
【文檔編號(hào)】B23Q17/00GK103745098SQ201310732821
【公開日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2013年12月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月24日
【發(fā)明者】郭俊杰, 李海濤, 王金棟, 王興, 邱娟 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)