五坐标联动加工动态误差分析方法及其系统技术方案

本发明专利技术公开了一种五坐标联动加工动态误差分析方法及其系统，所述系统包括插补器；RTCP五轴变换器；用于检测机床运动部件的位置信息和角度信息的检测模块；现场总线；用于得到每一控制周期对应的机床坐标系下的各坐标轴的实际位置坐标的转换模块；用于计算每一控制周期对应的随动误差，以及计算每一控制周期对应的带有误差信息的机床坐标系下的各坐标轴的绘图位置坐标的计算模块；轴选择器；五轴逆变换器；用于绘制理论指令位置曲线，绘制包含误差信息的实际位置绘图曲线的人机交互系统；本发明专利技术能够方便的观察理论指令位置曲线和包含误差信息的实际位置绘图曲线，便于找出为提高加工工件的质量应该从哪些方面优化哪个伺服进给系统的工作参数。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及自动控制领域，具体为一种五坐标联动加工动态误差分析方法及其系 统。
技术介绍
使用数控机床加工出的工件的质量，除了与加工工艺(车、就、电、创、磨、火焰切 害I]、激光切割、线切割)，加工工艺参数(工件材料、刀具选择、冷却润滑、进给速度、主轴速 度）等因素有关外，还有一个不可忽视的因素是数控机床伺服系统的响应情况，W及伺服驱 动在执行连续不断的来自数控系统的指令过程中的动态误差。一直W来，想要实时在线的 跟踪、监控和分析数控机床的伺服系统动态误差响应情况都是比较困难的，特别是在实际 的工件加工过程中查看伺服系统的动态误差，几乎是不可能实现的。 目前现有技术中数控机床伺服系统调试和参数调整设置的做法通常为：根据电机 的设计额定参数值表，预先计算或估算出伺服驱动器参数，然后通过数据线将该参数下载 至伺服驱动器中，让伺服驱动器驱动伺服电机带动一定的负载W-定的速度转动，根据所 驱动电机的转动情况的各项技术指标，不断的修正和修改伺服驱动器控制参数，直至达到 良好的控制效果，然后再将伺服驱动器和电机安装到机床上，让CNC数控系统控制伺服驱 动器驱动电机产生机床运动，根据机床的运动情况，再不断修正和修改伺服驱动器参数，直 至达到良好的机床控制效果。上述做法存在明显的天然缺陷，离线工作的电机负载是空载 或人为加入一定的负载，与电机在机床上工作实际工况所带负载不一定相同，而实际上数 控机床进行工件加工时，由于工作台、工件重量，工件，夹具，工件材料的不同，电机所承受 的负载是不同的，从而不能使伺服系统在当前状态下W最佳和最优工作状态下工作，从而 导致加工工件的质量下降，带来工件几何尺寸误差、表面光洁度等问题，甚至有可能导致工 件报废。参考图1所示，其示出了一种五坐标联动加工的工件示意图，正如图1示出的工 件，五坐标联动加工的工件具有结构复杂，精度和表面光洁度要求较高的特点，要加工出该 样的工件，则需要高精度高性能的数控五坐标加工中也机床。而对于五坐标机床，由于电机 和伺服的数量比较多，每个伺服系统所承受的负载又各异，该给五坐标加工工件调试带来 很大的问题，当发现加工出来的工件不合格，但是导致加工不合格工件的原因，由于缺少良 好的分析工具和分析方法，因此很难确定。
技术实现思路
本专利技术针对W上问题的提出，而研制一种五坐标联动加工动态误差分析方法及其 系统。 本专利技术的技术手段如下： 一种五坐标联动加工动态误差分析方法，包括如下步骤： 步骤1 ;根据工件加工程序得到当前控制周期对应的工件坐标系下的各坐标轴的 理论指令坐标Cwt，其中t为控制周期；[000引步骤2 ;对当前控制周期对应的工件坐标系下的各坐标轴的理论指令坐标Cwt经 过RTCP五轴变换得到机床坐标系下的各坐标轴的理论指令坐标Cmt，其中t为控制周期； 步骤3 ;实时检测机床运动部件的位置信息和角度信息； 步骤4 ;实时上传检测到的机床运动部件位置信息和角度信息至五轴联动数控系 统； 步骤5 ;根据机床运动部件的位置信息和角度信息得到当前控制周期对应的机床 坐标系下的各坐标轴的实际位置坐标化t，其中t为控制周期； 步骤6 ;利用公式Emt=Cmt-Pmt计算得到当前控制周期对应的随动误差Emt，其中 血t为随动误差、Cmt为机床坐标系下的各坐标轴的理论指令坐标、化t为机床坐标系下的 各坐标轴的实际位置坐标； 步骤7 ;利用公式Pkt=Cmt-KXEmt计算得到当前控制周期对应的带有误差信息的 机床坐标系下的各坐标轴的绘图位置坐标化t，其中Cmt为机床坐标系下的各坐标轴的理 论指令坐标、K为随动误差放大倍数、Emt为随动误差、Pkt为带有误差信息的机床坐标系下 的各坐标轴的绘图位置坐标、t为控制周期； 步骤8 ;接收用户选择指令，并根据用户选择指令确定各坐标轴在当前控制周期 下采用机床坐标系下的理论指令坐标Cmt或带有误差信息的机床坐标系下的绘图位置坐 标Pkt; 步骤9 ;根据各坐标轴采用机床坐标系下的理论指令坐标Cmt或带有误差信息的 机床坐标系下的绘图位置坐标Pkt的确定结果进行五轴逆运算，得到当前控制周期对应的 带有误差信息的工件坐标系下的反馈坐标Cet，其中t为控制周期； 步骤10 ;重复步骤1至步骤9,依据各控制周期分别对应的所述理论指令坐标数据 Cw绘制理论指令位置曲线，W及依据各控制周期分别对应的的所述反馈坐标数据Cet绘制 包含误差信息的实际位置绘图曲线，并将绘制出的理论指令位置曲线和包含误差信息的实 际位置绘图曲线对应显示。 一种五坐标联动加工动态误差分析系统，包括： 用于根据工件加工程序得到每一控制周期对应的工件坐标系下的各坐标轴的理 论指令坐标Cwt的插补器，其中t为控制周期； 连接插补器，用于对每一控制周期对应的工件坐标系下的各坐标轴的理论指令坐 标Cwt经过RTCP五轴变换得到机床坐标系下的各坐标轴的理论指令坐标Cmt的RTCP五轴 变换器，其中t为控制周期； 用于实时检测机床运动部件的位置信息和角度信息的检测模块； 连接检测模块，用于实时上传检测到的机床运动部件位置信息和角度信息至五轴 联动数控系统的现场总线； 连接现场总线，用于根据机床运动部件位置信息和角度信息得到每一控制周期对 应的机床坐标系下的各坐标轴的实际位置坐标化t的转换模块，其中t为控制周期；[002引连接转换模块，用于利用公式Emt=Cmt-Pmt计算得到每一控制周期对应的随动误 差Emt,W及利用公式Pkt=Cmt-KXEmt计算得到每一控制周期对应的带有误差信息的机床 坐标系下的各坐标轴的绘图位置坐标化t的计算模块，其中Emt为随动误差、Cmt为机床坐 标系下的各坐标轴的理论指令坐标、化t为机床坐标系下的各坐标轴的实际位置坐标、K为 随动误差放大倍数、Pkt为带有误差信息的机床坐标系下的各坐标轴的绘图位置坐标、t为 控制周期； 连接RTCP五轴变换器和计算模块，用于根据用户选择指令确定各坐标轴在每一 控制周期中采用机床坐标系下的理论指令坐标Cmt或带有误差信息的机床坐标系下的绘 图位置坐标Pkt的轴选择器；连接轴选择器，用于根据各坐标轴在每一控制周期中采用机床坐标系下的理论指 令坐标Cmt或带有误差信息的机床坐标系下的绘图位置坐标Pkt的确定结果进行五轴逆运 算，相应得到每一控制周期对应的带有误差信息的工件坐标系下的反馈坐标Cet的五轴逆 变换器，其中t为控制周期； 连接轴选择器和五轴逆变换器，用于接收用户对各坐标轴采用机床坐标系下的理 论指令坐标Cmt或带有误差信息的机床坐标系下的绘图位置坐标Pkt的选择指令，W及依 据各控制周期分别对应的所述理论指令坐标数据Cwt绘制理论指令位置曲线，依据各控制 周期分别对应的所述反馈坐标数据Cet绘制包含误差信息的实际位置绘图曲线，并将绘制 出的理论指令位置曲线和包含误当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种五坐标联动加工动态误差分析方法，其特征在于包括如下步骤：步骤1：根据工件加工程序得到当前控制周期对应的工件坐标系下的各坐标轴的理论指令坐标Cwt，其中t为控制周期；步骤2：对当前控制周期对应的工件坐标系下的各坐标轴的理论指令坐标Cwt经过RTCP五轴变换得到机床坐标系下的各坐标轴的理论指令坐标Cmt，其中t为控制周期；步骤3：实时检测机床运动部件的位置信息和角度信息；步骤4：实时上传检测到的机床运动部件位置信息和角度信息至五轴联动数控系统；步骤5：根据机床运动部件的位置信息和角度信息得到当前控制周期对应的机床坐标系下的各坐标轴的实际位置坐标Pmt，其中t为控制周期；步骤6：利用公式Emt=Cmt‑Pmt计算得到当前控制周期对应的随动误差Emt，其中Emt为随动误差、Cmt为机床坐标系下的各坐标轴的理论指令坐标、Pmt为机床坐标系下的各坐标轴的实际位置坐标；步骤7：利用公式Pkt=Cmt‑K×Emt计算得到当前控制周期对应的带有误差信息的机床坐标系下的各坐标轴的绘图位置坐标Pkt,其中Cmt为机床坐标系下的各坐标轴的理论指令坐标、K为随动误差放大倍数、Emt为随动误差、Pkt为带有误差信息的机床坐标系下的各坐标轴的绘图位置坐标、t为控制周期；步骤8：接收用户选择指令，并根据用户选择指令确定各坐标轴在当前控制周期下采用机床坐标系下的理论指令坐标Cmt或带有误差信息的机床坐标系下的绘图位置坐标Pkt；步骤9：根据各坐标轴采用机床坐标系下的理论指令坐标Cmt或带有误差信息的机床坐标系下的绘图位置坐标Pkt的确定结果进行五轴逆运算，得到当前控制周期对应的带有误差信息的工件坐标系下的反馈坐标Cet，其中t为控制周期；步骤10：重复步骤1至步骤9，依据各控制周期分别对应的所述理论指令坐标数据Cw绘制理论指令位置曲线，以及依据各控制周期分别对应的的所述反馈坐标数据Cet绘制包含误差信息的实际位置绘图曲线，并将绘制出的理论指令位置曲线和包含误差信息的实际位置绘图曲线对应显示。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈虎，白彦庆，刘沛，林猛，汤洪涛，王大伟，董大鹏，王声文，耿文剑，周国锋，李经明，毕云，
申请(专利权)人：大连科德数控有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21