一种含双C轴的六轴自动化制孔锪窝机床的运动学反解方法技术

本发明专利技术公开了一种含双C轴的六轴自动化制孔锪窝机床的运动学反解方法，包括如下步骤：(1)在六轴自动化制孔锪窝机床中，建立设备基坐标系、各运动轴子坐标系和刀具坐标系；绘制坐标系定义图，使各子坐标系与设备基坐标系的坐标轴方向保持一致。(2)对六轴自动化制孔锪窝机床作运动学分析，建立正向运动学模型。(3)根据六轴自动化制孔锪窝机床的目标位姿和正向运动学模型，建立关节量的方程组；提出一种关节量分离求解的运动学反解策略，解析法与数值法相结合求解各关节量，以得到其逆向运动学模型，该方法可以实现对六轴自动化制孔锪窝机床的运动学正反解，保证机床运动控制的准确性，以实现椭圆窝自动化加工。

A double C axis six axis kinematics automatic drilling countersink machine inverse method

The invention discloses a containing double C axis six axis kinematics automatic drilling countersink machine inverse solution method, which comprises the following steps: (1) in the six axis automatic drilling machine countersink, establish equipment base coordinate system, the movement of the Axion coordinate system and tool coordinate system; coordinate the definition of graph drawing the axis direction, the coordinate system and equipment base coordinates consistent. (2) on the six axis automatic drilling countersink machine for kinematics analysis, a forward kinematics model. (3) according to the target pose six axis automatic drilling machine countersink and forward kinematics model equations were established joint quantity; put forward a joint kinematics inverse solution to solve the weight separation strategy, combined to solve the joint analytic method and numerical method, in order to get the inverse kinematics model, this method can the kinematics automatic drilling countersink machine six axis machine tool motion control solutions, to ensure accuracy, in order to realize the automatic processing of elliptical fossa.

【技术实现步骤摘要】
一种含双C轴的六轴自动化制孔锪窝机床的运动学反解方法
本专利技术涉及飞机装配技术与装备领域，尤其涉及一种含双C轴的六轴自动化制孔锪窝机床的运动学反解方法。
技术介绍
随着现代军用飞机设计水平的不断提升，对飞机隐身性能不断追求，整体式机翼被广泛应用。在整体式机翼的装配中，使用椭圆头无耳托板螺母实现机翼壁板与机翼骨架之间的单侧固定。在使用这种特殊紧固件前，需要在机翼骨架上加工类似椭圆形的装配孔(简称椭圆窝)。传统椭圆窝加工方法采用一种手工加工工具，依靠工人技术水平控制椭圆窝的窝形和窝深，不仅加工步骤繁琐、效率低，而且加工质量的稳定性难以保证，大大降低了整体式机翼的装配质量和可靠性。因此，设计研发了该六轴自动化制孔锪窝机床，以提高椭圆窝的加工效率和质量，保证整体式机翼的装配质量和可靠性，为军用飞机装配技术发展做出贡献。该六轴自动化制孔锪窝机床采用双C轴结构形式，共有X、Y、Z、C1、A、C2轴六个运动轴。通常，运动学反解方法有解析法和数值法。其中，解析法计算速度快、精度高，但仅适用于相互垂直、且交于一点的运动轴；而数值法适用范围广，但计算速度和精度受限。单一的方法均不适用于该六轴自动化制孔本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含双C轴的六轴自动化制孔锪窝机床的运动学反解方法，包括如下步骤：(1)在六轴自动化制孔锪窝机床中，建立设备基坐标系、各运动轴子坐标系和刀具坐标系，并绘制坐标系定义图，使各子坐标系与设备基坐标系的坐标轴方向保持一致；(2)对六轴自动化制孔锪窝机床作运动学分析，建立正向运动学模型；(3)根据六轴自动化制孔锪窝机床的目标位姿和正向运动学模型，建立关节量的方程组，并利用关节量分离求解的运动学反解策略求解各关节量，以得到其逆向运动学模型。

【技术特征摘要】
1.一种含双C轴的六轴自动化制孔锪窝机床的运动学反解方法，包括如下步骤：(1)在六轴自动化制孔锪窝机床中，建立设备基坐标系、各运动轴子坐标系和刀具坐标系，并绘制坐标系定义图，使各子坐标系与设备基坐标系的坐标轴方向保持一致；(2)对六轴自动化制孔锪窝机床作运动学分析，建立正向运动学模型；(3)根据六轴自动化制孔锪窝机床的目标位姿和正向运动学模型，建立关节量的方程组，并利用关节量分离求解的运动学反解策略求解各关节量，以得到其逆向运动学模型。2.根据权利要求1所述的含双C轴的六轴自动化制孔锪窝机床的运动学反解方法，其特征在于，所述的步骤(1)的具体步骤如下：(1.1)定义六轴自动化制孔锪窝机床中的各坐标系：基坐标系O0，运动轴X、Y、Z、C1、A、C2所对应的子坐标系O1、O2、O3、O4、O5、O6，及刀具坐标系O7；(1.2)绘制六轴自动化制孔锪窝机床的坐标系定义图，各子坐标系的坐标轴方向与设备基坐标系的坐标轴方向一致。3.根据权利要求2所述的含双C轴的六轴自动化制孔锪窝机床的运动学反解方法，其特征在于，所述的步骤(2)的具体步骤如下：(2.1)对六轴自动化制孔锪窝机床作运动学分析，分别计算各运动轴的齐次变换矩阵：其中，T01是从坐标系O0到坐标系O1的理想齐次变换矩阵，T12是从坐标系O1到坐标系O2的理想齐次变换矩阵，T23是从坐标系O2到坐标系O3的理想齐次变换矩阵，T34是从坐标系O3到坐标系O4的理想齐次变换矩阵，T45是从坐标系O4到坐标系O5的理想齐次变换矩阵，T56是从坐标系O,5到坐标系O6的理想齐次变换矩阵，T67是从坐标系O6到坐标系O7的理想齐次变换矩阵；d1,d2,d3,θ4,θ5,θ6分别是六轴自动化制孔锪窝机床X、Y、Z、C1、A、C2轴的关节量；x7,y7,z7是最后一个运动轴子坐标系到刀具坐标系在x,y,z方向的位移偏置；(2.2)建立六轴自动化制孔锪窝机床的正向运动学模型：其中，T07是从基坐标系O0到刀具坐标系O7的齐次变换矩阵，为六轴自动化制孔锪窝机床的正向运动学模型，R(q)为3×3的刀具坐标系姿态矩阵，P(q)为3×1的刀具坐标系位置矩阵。姿态矩阵中，[r11,r21,r31]T是刀具坐标系X轴的姿态向量，[r12,r22,r32]T是刀具坐标系Y轴的姿态向量，[r13,r23,r33]T是刀具坐标系...

【专利技术属性】
技术研发人员：毕运波，曲巍崴，程亮，柯映林，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33