球杆仪安装误差对测量误差的影响规律及其分离方法

通过齐次坐标变换理论建立了五轴数控机床摆动轴几何误差的辨识模型,深入分析了在误差测量过程中球杆仪磁性球座的安装误差对测量误差的影响规律,提出了一种球杆仪磁性球座安装误差的分离方法,并在五轴数控机床上进行了实验验证。结果表明,该方法可以有效分离出球杆仪磁性球座的安装误差,提高摆动轴几何误差的测量和辨识精度。     

五轴数控机床摆动轴几何误差的测量与辨识

提出一种基于球杆仪的摆动轴几何误差测量和辨识的新方法。通过圆弧测量轨迹测量球杆仪球心在回转工作台上3个安装位置的球心偏差,并利用齐次坐标变换理论建立其几何误差的辨识模型,分两步从球杆仪测量结果中辨识出4项轴线位置误差和6项运动误差。在转摆台式五轴数控机床上采用球杆仪进行实验验证,通过比较误差补偿前后球杆仪的测量值来验证辨识方法的有效性。     

球杆仪用于数控机床几何误差补偿的研究

介绍了利用球杆仪测试和辨识数控机床几何精度的方法,在精确掌握三坐标数控机床几何误差的基础上,通过建立三轴数控机床的几何误差模型,利用误差综合补偿软件进行了补偿实验.结果表明,机床的各项误差都有所降低.     

基于球杆仪位姿的机床回转台几何误差辨识研究

针对误差测量中由移动轴联动引起的旋转轴与移动轴误差耦合现象,提出一种基于球杆仪实际位姿的误差辨识方法。以CFXYZA型五轴数控机床的回转台为测量对象,设计了球杆仪X向,Y向及Z向组合测量模式,通过改变球杆仪中心座的安装位置和高度,共测得6组杆长变化数据,再利用齐次变换理论推导几何误差参数与杆长变化量的关系式,以辨识出回转台6项几何误差。测量试验和辨识结果表明,使用该法不仅提高了辨识精度,而且可消除测量过程中耦合的移动轴误差,对同类型机床回转台的几何误差测量、辨识均具有参考意义。     

基于球杆仪检测信息的并联机构运动学标定

由于并联构型装备难于实现全闭环反馈控制,使运动学标定成为一项具有显著经济价值并能非常有效提高并联构型装备精度的手段,运动学标定通常包括误差建模、测量、辨识和补偿4个环节。基于以上因素,以5自由度混联机械手TriVariant为对象,研究一种基于球杆仪检测信息的运动学标定方法。首先建立球杆仪测量值与影响末端可补偿位姿误差的几何误差源的映射关系,并给出可辨识条件。在此基础上,以误差参数辨识矩阵条件数为评价指标,探讨合理设置球杆仪安装位置和数目的方法。最后,计算机仿真和试验验证了所提出方法的可行性和有效性,并指出仍然需要解决的若干问题。     

基于球杆仪的五轴数控机床误差快速检测方法

几何误差是五轴数控机床重要误差源,针对传统测量方法仪器昂贵、测量周期长问题,提出基于球杆仪的五轴数控机床几何误差快速检测方法。对于机床的平动轴误差,利用多体系统理论及齐次坐标变换法,建立平动轴空间误差模型,通过球杆仪在同一平面不同位置进行两次圆轨迹,辨识出4项平动轴关键线性误差;针对五轴机床的转台和摆动轴,设计基于球杆仪的多条空间测试轨迹,完整求解出旋转轴12项几何误差。实验结果显示,所提方法获得转角定位误差与激光干涉仪法最大误差为0.001 8°,利用检测结果进行机床空间误差补偿,测试轨迹偏差由16μm降至4μm,为补偿前的25%,验证了方法的有效性。提出的五轴机床几何误差检测方法方便、便捷,适用于工业现场。     

数控机床误差补偿技术研究

提出基于多体系统理论的数控机床运动误差模型,几何误差参数综合辨识模型及相应测量技术,使用９线位移误差及直线误差测量,可准确辨识数控机床整个工作区间内的全部２１项几何误差参数;在三坐标立式加工中心上进行软件误差补偿实验,并上坐标测量机检验。结果表明,建模方法具有较强的实用性,对数控机床加工误差补偿效果明显。     

一种多轴数控机床末端静刚度快速辨识方法

提出了一种基于可加载式球杆仪的圆运动对多轴机床末端（刀具和工作台）静刚度进行辨识的方法。设计了一种特殊的可加载式球杆仪,能同时测量仪器两端所承受的力和发生的位移,利用该仪器能测量出数控机床末端在不同载荷下所产生的变形误差。将加工空间内机床末端静刚度分解为沿坐标轴x、y和z的方向刚度,建立了一种基于圆运动的刚度辨识模型,利用球杆仪在机床oxz、oyz和oxy平面内进行圆运动轨迹测试,得到机床末端在不同载荷下的变形误差,进而通过刚度辨识模型得到机床的方向刚度。三轴数控铣削机床刚度测试实验结果和仿真结果的一致性证明了所提出方法的有效性。该测试方法简单,仪器轻便,不需要大型和重型的加载设备,适合于工业现场条件。     

多轴数控机床几何误差辨识与补偿技术研究

多轴数控机床在加工的过程中,为了使加工轮廓向理论轮廓逼近,就必须控制误差,因此需要识别和补偿数控机床的几何误差。在研究目前的多轴数控机床技术后,通过10线法、球杆仪等成熟技术展开了对多轴数控机床的几何误差辨识工作,并结合实际的误差情况设计了软件补偿程序,使其生产满足要求。     

基于参数化建模的旋转轴误差快速辨识方法

针对现有旋转轴几何误差辨识方法计算量大且无法避免异常值等问题,提出了一种基于参数化建模的旋转轴位置相关几何误差快速辨识方法。首先,分析了旋转轴位置相关几何误差的特性,建立了测量旋转轴时球杆仪杆长变化的综合模型,并基于约束条件进行化简;其次,使用四阶傅里叶级数对5项位置相关几何误差进行参数化建模,并基于5种测量模式得到位置相关误差的辨识模型;接着,分析了球杆仪安装误差对杆长变化及辨识结果的影响规律并消除其影响;最后,在小型五轴机床的旋转工作台上进行了实验,辨识出旋转轴的5项位置相关几何误差,并通过改变安装位置和安装角度的球杆仪杆长预测实验对辨识方法的正确性进行了验证。     

基于球杆仪单轴运动测量的旋转轴几何误差辨识

为避免非辨识轴几何误差、伺服控制误差等干扰源对测量结果的负面影响,降低辨识模型复杂度,提出了一种基于球杆仪单轴运动测量的旋转轴几何误差辨识方法。以单轴运动模式代替传统的多轴联动测量模式,首先基于齐次坐标变换理论建立了旋转工作台在位置相关几何误差影响下的杆长变化量(ΔL)的数学模型;然后通过分析球杆仪的安装参数,基于列满秩辨识矩阵构建误差辨识模型,并据此设计了一种包含9次独立测量试验的辨识方案。该方案通过提高测量试验次数,减少了单次试验中较大测量误差可能造成的系统辨识精度损失,具有较高的方法鲁棒性。在辨识实验中,通过迭代调整的方式对刀具球进行精确安装,并排除了工件球安装误差和工作台位置无关几何误差的影响。最后,进行了ΔL的预测分析和误差补偿实验,补偿后工作台一圈内ΔL的最大绝对值由0.010 3 mm减少至0.002 0 mm,验证了该辨识方法的有效性。     

虚拟观测法在球杆仪估算机床平动轴 几何误差中的应用

在利用球杆仪辨识数控机床平动轴的几何误差过程中,由于建立的辨识模型中任意位置的参数矢量矩阵为病态矩阵, 致使在求解辨识模型时存在不精确解或者无解的现象。 针对上述问题,提出了一种基于虚拟观测法的岭估计求解辨识模型解 的方法。 以机床的平动轴为研究对象,基于球杆仪测量的杆长数据,将其代入所建立的误差元素与球杆仪杆长变化量之间的映 射关系,并基于虚拟观测法求解出几何误差项的多项式系数。 该方法从病态矩阵的病因来改善辨识矩阵的病态性,进而实现对 各轴相关误差元素的辨识。 仿真以及实验结果验证了辨识方法的正确性,并改善了辨识矩阵的病态性,研究结果为准确辨识机 床几何误差提供了理论依据。     

数控机床旋转轴误差辨识研究

以多体系统理论为基础建立了包含旋转轴几何误差的DMP60U型机床运动模型,并利用某公司的QC10球杆仪对DMP60U型的C轴和斜转轴B轴各4项位置误差分别进行测量和辨识。在对球杆仪测量点的在坐标系中的位置坐标表达分析后,得出了球杆仪测量圆的偏心率与位置误差间数学关系。通过运用机床RTCP功能控制多轴同步运动,设计进行不同高度下的4次测量,可辨识出这8项位置误差,快速高效。经实验验证,这种辨识方法测量结果精确,可用于五轴加工中心误差辨识。     

数控机床空间误差球杆仪识别和补偿

提出了多轴机床空间误差的球杆仪识别方法和补偿技术。建立了机床刀尖相对工件的空间误差的误差参数模型;给出了在机床工作空间中三个互相垂直的平面内,用球杆仪测量圆周运动的半径误差结合机床的空间误差模型识别定位、直线度、角度、垂直度和反向间隙等误差参数的方法。补偿试验结果证明该误差识别与补偿方法省时有效。     

二维球杆仪测量装置的研制

提出一种用于测量数控机床圆运动轨迹误差的新装置———二维球杆仪 ,讨论了该仪器的误差分析和补偿。理论分析和测量试验证明 ,该仪器不仅可以测量圆轨迹点的径向误差 ,而且可以测量角度误差。     

基于球杆仪的主轴热误差检测及识别方法

提出一种基于球杆仪的机床主轴热误差检测和识别方法,将球杆仪运动轨迹设计为X、Y轴联动构成的圆锥体,建立杆长变化值与主轴热变形量之间的空间矢量几何关系。通过求解主轴端小球的位置变化量,快速、简单地辨识分离出精度较高的主轴五项热误差元素,并在数控机床上验证了该方法的有效性。     

五轴联动数控机床旋转轴几何误差测量与分离方法

提出一种基于球杆仪的新颖、快速的五轴联动数控机床旋转轴几何误差测量与分离方法,它选择径向和轴向安装测试路径,采用单旋转袖运动或1个旋转轴和2个直线轴联动方式,进行圆度误差测试,给出了旋转轴几何误差与各测试路径的关联图谱.并深入研究了球杆仪虚拟安装偏心技术.简化了旋转轴误差与球杆仪测试值的数学关联模型,并对影响测试结果的因素进行分析,提出采用球杆仪二次测量方法,对直线轴径向耦合误差进行解耦,实现了旋转轴几何误差的辨识和精确测量.     

机器人加工几何误差建模研究:Ⅱ参数辨识与位姿优化

根据所构建的空间运动链,机器人加工几何误差一方面与手眼/工件/工具位姿参数辨识误差有关,另一方面与机器人关节运动学误差与弱刚度变形有关.针对这一问题,研究基于运动学误差补偿的手眼位姿参数辨识、考虑测量缺陷影响的工件位姿参数辨识、基于实际加工曲面误差估计的工具位姿参数辨识等新方法,解决位姿参数辨识精度受限于机器人运动精度、现场测点不封闭/密度不均/高斯噪音、加工抖动/受力变形/回转轴误差等多种因素影响的问题;综合考虑关节运动学误差、弱刚度变形、误差补偿,以整体误差控制为目标,建立加工误差补偿与机器人位姿优化通用模型,可推广应用于法向深度(磨削/铣削)、切向滑移(制孔)、角度倾斜(切边)等多种机器人加工误差控制;完成手眼/工件/工具位姿参数辨识试验、整体误差补偿与机器人加工试验,验证所提方法的有效性.     

数控机床几何精度测量的重要方法——圆测法

对数控机床几何精度评价、机床验收以及定期检验的常用方法———圆测法及其研究成果进行了综述。提出了一种新的适用于机床几何误差补偿的测量装置———二维球杆仪。     

基于球杆仪数控机床误差补偿方法研究

分析了基于球杆仪的数控机床误差补偿测试原理 ,讨论了由于角度偏差引起的误差 ,指出基于球杆仪误差补偿模型的缺陷 ,提出采用该种模型必须精确测量角度值