Indirectly Measuring the Structural Errors of A Virtual Axis Machine Tools

对虚轴机床的结构误差进行分析和测量,并用软件进行补偿是提高机床精度的重要方法。提出一种间接测量和补偿的方法。在虚轴机床的动台体上固定7根测量杆,用来间接测量动台体的位置和姿态。当动台体到达某一位置和姿态时,如果机床本身没有结构误差,则各测量杆的测量值应该与理论值相同,但由于机床实际上是有结构误差的,因此各测量杆的测量值与理论值必定存在一定的偏差。利用若干个位置和姿态下的偏差值,间接计算出机床的结构误差,然后进行软件补偿。采用计算机仿真方法,对该方法进行验证。仿真计算结果十分理想。从而证明方法的正确性。该方法简单易行,是对虚轴机床误差进行补偿提高机床精度的一种有益的探索。     

数控机床圆轨迹运动误差测试仪器和方法的研究

介绍一种新的可用于数控机床圆轨迹运动误差测试的二雏球杆仪。该二维球杆仪包括一根两端与精密小球相连的测量杆和一台高精度的旋转编码器，测量杆内置有可用于测量位移的高精度传感器，旋转编码器用来精确测量杆的转动角度。分析了测量仪器的误差，并进行了校正。试验表明，该仪器不仅可测量出机床圆周运动轨迹精度，用于机床的精度评价，还可以测出机床圆周运动任意指令位置的定位误差值，为进一步用于对圆轨迹的误差补偿打下基础。     

考虑测量参照物误差对VAMT1Y并联机床的运动标定仿真

采用间接测量对 VAMT1Y并联机床进行标定仿真时 ,需要引进标准测量参照物对动平台的位姿进行测量 ,但参照物本身可能存在一定的尺寸误差 ;另外间接测量时要不断变换标准测量参照物的位置 ,又会引进位置误差。为便于解决实际问题 ,将上述误差和待标定的机床的几何误差综合考虑对机床进行了标定仿真。仿真结果表明 ,适当地考虑一些测量系统的误差并不会影响最终的标定效果     

双转台五轴数控机床误差实时补偿

以双转台五轴数控机床为对象,建立各移动轴和旋转轴运动的数学模型,以工件坐标系为基础坐标系,应用齐次坐标系变换理论,推导任一时刻各轴运动在工件坐标系中的位置误差数学表达式.针对五轴机床的移动轴和旋转轴同时运动存在耦合的情况,提出一种分步实施的解耦补偿方法,即在实施误差补偿时首先进行姿态误差补偿,通过旋转轴的旋转运动将工件的实际姿态调整到与理想姿态相同,然后通过移动轴的平移运动进行位置误差补偿,并相应建立五轴机床误差补偿数学模型.通过仿真分析和对曲面零件的实时补偿加工试验,明显提高加工精度,并有效避免直接进行补偿加工过程中可能带来的运动干涉情况,从而验证该五轴机床误差补偿数学模型及其实时补偿的可行性和有效性.     

数控机床定位精度自动螺距补偿功能的应用

目前许多数控机床厂为了提高数控机床的位置精度及降低成本，采用机床数控系统中螺距补偿功能来消除其定位误差。螺距补偿是激光干涉仪通过机床运动部件在被测量轴每1个目标位置上测得的位置误差值，并通过补偿软件计算出位置误差补偿值，然后利用相同的RS232通讯电缆传送给数控系统，实现自动补偿。它比通常的补偿方法节省大量的时间，并且避免了由于手工计算和手动键入补偿值而引起的人为误差，同时可以最大限度地选用被测量轴上的补偿点，使之达到提高数控机床位置精度的目的。     

垂线偏差对惯导系统位置误差的影响分析

针对制约高精度惯性导航系统精度的垂线偏差误差项问题，研究了垂线偏差对惯性导航系统水平位置误差的影响及各级惯导系统误差补偿时垂线偏差的指标需求。首先，推导了垂线偏差引起的惯导系统误差项的直接差分法和四阶龙格库塔数值更新算法，对比分析了两种算法在不同地区的水平位置误差的更新效果；然后，采用3种分辨率的垂线偏差网格数据对惯导系统进行补偿；最后，分析了垂线偏差补偿频率对位置误差补偿的效果并开展了车载导航DOV补偿实验。仿真及实验结果表明，两种误差更新算法都可以有效计算水平位置误差；垂线偏差最大可引起近3 000 m的位置误差，水平姿态误差与方位姿态误差1 h漂移约18″和72″;经DOV补偿后，水平定位精度提升了约230 m。     

多轴数控机床几何误差的软件补偿技术

论述了在“华中Ｉ型”数控系统中开发的数控机床几何误差的软件补偿技术。分析了各轴的误差元通过运动链传播的建摸问题和其对切削刀具在机床工作空间中的姿态误差的影响;建立了机床结构的每个误差元和切削刀具相对工件位置误差相联系的通用数学模型;采用激光干涉仪直接测量的方法来获取误差模型中各个误差元参数,提出了一种测量机床运动部件滚摆角的新方法;测量点的误差参数被存储在计算机内,在测量点之间采用线性插值来获得补偿点的误差参数。数控系统每８ｍｓ中断一次,读取与补偿点相关的位移和转动误差参数以及刀具的参数,利用误差模型计算刀具相对工件的误差在各个运动轴上的误差分量,该误差分量被数控系统叠加到各运动轴的指令位移上,使各个运动轴产生附加的运动,从而实现数控机床几何误差的软件补偿。对比试验表明该补偿技术能使数控机床的几何误差减小７０％。     

基于激光干涉仪的数控机床运动误差识别与补偿

提出了数控机床运动误差的软件补偿方法。采用刚体运动假设和齐次坐标变换建立了多轴机床空间运动误差的通用模型。该模型把刀具相对于工件的空间误差表示为机床各结构件之间运动误差的位置函数。给出了全部运动误差参数的激光干扰仪识别方法，提出了一种新的roll误差测量措施，在立式加工中心上进行了运动误差的补偿实验，结果证明所提出的运动误差软件联动补偿效果显著。     

采用间接测量法对平面3-RPR机构进行运动学标定的仿真

采用间接测量对平面机构进行标定时，需要引进标准测量参照物，但参照物本身仍可能存在一定的尺寸误差；另外间接测量时要不断变换标准测量参照物的位置，又会引进位置误差。为便于解决实际问题，使研究更具可操作性，将上述误差和待标定的机构结构误差一起考虑对机构进行了标定仿真，同时在仿真过程中采用矩阵重构的方法来解决测量误差扰动的问题，避免了大规模的空间寻优。仿真结果表明，可以通过让动平台走过不同的轨迹组合来实现对平面机构的标定。     

采用间接测量法对VAMT1Y型虚拟轴机床运动学标定的仿真研究

在对虚拟轴机床进行运动学标定的仿真计算过程中 ,采用间接测量法对虚拟轴机床的运动进行间接测量 ,然后通过矩阵重构的方法来解决测量噪声的干扰问题。仿真结果表明 ,虽然在虚轴机床的工作空间里无法将其可能存在的结构误差全部求出来 ,但计算结果完全可以满足机床在工作空间里的运动精度要求。因此采用此方法对虚拟轴机床进行标定是可行的     

虚拟轴机床定位方法

提出一种基于改进的多传感器一致性数据融合的虚拟轴机床定位方法,在虚拟轴机床动平台的位姿测量中使用了视觉技术与电子罗盘,解决了虚拟轴机床动平台上的主轴定位问题。此方法将虚拟轴机床各根杆上的编码器信息、视觉信息与动态惯性的测量数据进行数据融合,经过动态计算获得置信距离的关系矩阵,虚拟轴机床动平台的位置与姿态的精确定位得到了保证。经过一个单轴单方向的运动测量简化试验,将虚拟轴机床动平台6自由度位姿的测量作为研究对象,对其进行仿真试验。试验结果也表明了该定位方法有效可行。     

虚拟轴机床作业空间快速检验算法的研究

根据虚拟轴机床的结构和运动特点,提出在机床的运动学分析中运用单开链方法,只进行一次运动学逆解计算就可求出全部运动变量的值,包括从动铰的运动坐标,因此适合于作业空间的快速经验。基于一台实际的虚拟轴机床－－VAMT1Y,对该算法进行了应用和验证。     

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。     

6-THRT并联机器人的误差模型研究

针对Stewart平台式的6-THRT型并联机构的研究,提出了一种中心轴测量模型。采用一般工业机器人位姿误差分析法,建立并联机构的误差模型,并结合单杆固定法来获取末端位姿信息,该模型包含了杆的制造、安装及铰链的位置安装等几何参数误差。通过Matlab软件进行仿真运算,分析了影响末端位姿的主要误差源。该研究为并联机器人的误差补偿提供了一定的理论依据。     

五轴数控机床几何误差建模方法研究

五轴数控机床是实现工件复杂表面精密加工的重要设备,而机床本身精度是保证加工精度的重要前提。以一台大型五轴数控加工机床为研究对象,分析各项误差,应用多体系统运动学理论,建立移动轴与旋转轴的几何误差数学模型,推导出刀具相对工件坐标系的位置与姿态误差表达式,为误差补偿提供精确数学模型,提高机床加工精度。     

虚拟轴机床的运动学预标定实验研究

运动学标定是提高虚拟轴机床精度的重要技术手段,结果机床加工作业的特点,提出一种对虚拟轴机床进行预标定有效方法。其特点是通过改变静平台铰链点的位置参数校准静平台坐标系相对于工作台坐标系的姿态,从而消除因静平台坐标系位姿偏差所导致的末端输出误差,这有利于提高以后标定算法的有效性,为标定作好准备。