基于空间样条曲线的数控五轴机床误差辨识研究
发布时间：2021-11-26 03:05
在划分球杆仪空间误差辨识区域的基础上,基于NUBRS空间样条曲线生成辨识轨迹。分析球杆仪空间辨识原理,并依据此原理建立适用于NUBRS空间曲线的误差辨识模型,该模型包含18个误差因素。依据五轴机床多体运动学的分析结果,提出了一种空间误差辨识方法。通过激光干涉仪的测量及误差补偿,在消除9项空间位移误差的基础上,使用生成的NURBS曲线对剩余9项角度误差因素进行辨识。经实验验证,在进行NUBRS曲线修正后,该方法可有效辨识出3个坐标系中的18项误差因素。
【文章来源】：机床与液压. 2020,48(13)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
球杆仪空间圆轨迹和空间辨识轨迹规划
{ cosα= x p -x q (x p -x q ) 2 +(y p -y q ) 2 +(z p -z q ) 2 ? cosβ= y p -y q (x p -x q ) 2 +(y p -y q ) 2 +(z p -z q ) 2 ? ?????? ??? (5)由NURBS曲线性质可知,若选用3次样条曲线,在其可过固定辨识点的情况下,该曲线具备速度连续性。经前述,由于其间存在矢量误差ΔPi,其在坐标系中描述为一空间直线,破坏了原有NURBS曲线速度的连续性,此时由局部失速产生的微小冲击会对球杆仪的辨识精度产生影响。设两段曲线S1、S2端点在笛卡尔坐标系中与点H(xh,yh,zh)重合,如图2(b)所示,欲减小辨识轨迹在插补点位置出现的速度冲击,应从满足微分一阶连续性及曲率连续变化两方面进行规划。
球杆仪通常作为二维空间测试仪器,其运动轨迹为平面圆形,共有2个球头,一个为固定端,另一个为浮动端。可进行连续二维平面的误差元素辨识,其一般工作方式及工作角度如图3所示。球杆仪一端安装固定在机床工作台上,固定端的中心为O1,另一端中心为O2,其吸附于机床主轴,在XY平面内呈360°整周回环运动,在XZ和YZ平面内呈220°运动,该运动三维空间覆盖了式(1)的空间范围要求,达到了有效辨识的目的。固定端的中心O1安装后与机床工作台固定,不再进行位置移动,机床运动过程中的误差会直接反映在球杆仪的浮动端上,并产生ΔL的径向位移。球杆仪可引入到空间曲线的测量中,按照上述的参数设定,引入3个空间坐标点,O1(x1,y1,z1)、O2(x2,y2,z2)及O′2(x′2,y′2,z′2),其中O1为球杆仪固定端圆心,O2为球杆仪浮动端在空间中的实际圆心,O′2为浮动端在运动空间中的理论圆心,O2与O′2之间形成的空间向量ΔL即空间误差,则:
【参考文献】：
期刊论文
[1]5轴数控机床空间误差模型及辨识方法研究[J]. 左维,李巍. 组合机床与自动化加工技术. 2019(02)
[2]多项式加减速的NURBS插补控制方法[J]. 李英祺,王桂荣. 组合机床与自动化加工技术. 2018(05)
[3]工业机器人实时NURBS插补的仿真和实验研究[J]. 张铁,龚文涛,邹焱飚. 系统仿真学报. 2018(04)
[4]五轴数控机床空间定位精度改善方法研究现状[J]. 李杰,谢福贵,刘辛军,梅斌,董泽园. 机械工程学报. 2017(07)
[5]数控机床几何误差相关性分析方法研究[J]. 郭世杰,梅雪松,姜歌东,张东升,惠阳. 农业机械学报. 2016(10)
[6]机床结合部动力学建模与辨识方法的研究[J]. 董冠华,殷勤,殷国富,王亮,谭峰. 机械工程学报. 2016(05)
[7]球杆仪安装误差对机床圆测试精度的影响[J]. 卢红星,杨建国,项四通. 上海交通大学学报. 2015(09)
[8]基于机理分析和热特性基本单元试验的机床主轴热误差建模[J]. 项四通,杨建国,张毅. 机械工程学报. 2014(11)
[9]基于三坐标测量机自适应测量的自由曲面逆向[J]. 何雪明,孔丽娟,何俊飞,武美萍,张荣,纪小刚. 机械工程学报. 2014(15)
本文编号：3519283
【文章来源】：机床与液压. 2020,48(13)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
球杆仪空间圆轨迹和空间辨识轨迹规划
{ cosα= x p -x q (x p -x q ) 2 +(y p -y q ) 2 +(z p -z q ) 2 ? cosβ= y p -y q (x p -x q ) 2 +(y p -y q ) 2 +(z p -z q ) 2 ? ?????? ??? (5)由NURBS曲线性质可知,若选用3次样条曲线,在其可过固定辨识点的情况下,该曲线具备速度连续性。经前述,由于其间存在矢量误差ΔPi,其在坐标系中描述为一空间直线,破坏了原有NURBS曲线速度的连续性,此时由局部失速产生的微小冲击会对球杆仪的辨识精度产生影响。设两段曲线S1、S2端点在笛卡尔坐标系中与点H(xh,yh,zh)重合,如图2(b)所示,欲减小辨识轨迹在插补点位置出现的速度冲击,应从满足微分一阶连续性及曲率连续变化两方面进行规划。
球杆仪通常作为二维空间测试仪器,其运动轨迹为平面圆形,共有2个球头,一个为固定端,另一个为浮动端。可进行连续二维平面的误差元素辨识,其一般工作方式及工作角度如图3所示。球杆仪一端安装固定在机床工作台上,固定端的中心为O1,另一端中心为O2,其吸附于机床主轴,在XY平面内呈360°整周回环运动,在XZ和YZ平面内呈220°运动,该运动三维空间覆盖了式(1)的空间范围要求,达到了有效辨识的目的。固定端的中心O1安装后与机床工作台固定,不再进行位置移动,机床运动过程中的误差会直接反映在球杆仪的浮动端上,并产生ΔL的径向位移。球杆仪可引入到空间曲线的测量中,按照上述的参数设定,引入3个空间坐标点,O1(x1,y1,z1)、O2(x2,y2,z2)及O′2(x′2,y′2,z′2),其中O1为球杆仪固定端圆心,O2为球杆仪浮动端在空间中的实际圆心,O′2为浮动端在运动空间中的理论圆心,O2与O′2之间形成的空间向量ΔL即空间误差,则:
【参考文献】：
期刊论文
[1]5轴数控机床空间误差模型及辨识方法研究[J]. 左维,李巍. 组合机床与自动化加工技术. 2019(02)
[2]多项式加减速的NURBS插补控制方法[J]. 李英祺,王桂荣. 组合机床与自动化加工技术. 2018(05)
[3]工业机器人实时NURBS插补的仿真和实验研究[J]. 张铁,龚文涛,邹焱飚. 系统仿真学报. 2018(04)
[4]五轴数控机床空间定位精度改善方法研究现状[J]. 李杰,谢福贵,刘辛军,梅斌,董泽园. 机械工程学报. 2017(07)
[5]数控机床几何误差相关性分析方法研究[J]. 郭世杰,梅雪松,姜歌东,张东升,惠阳. 农业机械学报. 2016(10)
[6]机床结合部动力学建模与辨识方法的研究[J]. 董冠华,殷勤,殷国富,王亮,谭峰. 机械工程学报. 2016(05)
[7]球杆仪安装误差对机床圆测试精度的影响[J]. 卢红星,杨建国,项四通. 上海交通大学学报. 2015(09)
[8]基于机理分析和热特性基本单元试验的机床主轴热误差建模[J]. 项四通,杨建国,张毅. 机械工程学报. 2014(11)
[9]基于三坐标测量机自适应测量的自由曲面逆向[J]. 何雪明,孔丽娟,何俊飞,武美萍,张荣,纪小刚. 机械工程学报. 2014(15)
本文编号：3519283
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