The invention relates to a geometric error detecting method for a rotating shaft of a five axis NC machine tool, which belongs to the technical field of machine tool precision detection, and relates to a method for detecting and identifying the geometric error of a rotating shaft of a five axis NC machine tool. Detection method, using a stereo camera back shaped target image information for the actual motion characterization of rotating shaft information, through the camera calibration, image processing, finally get the feature point 3D coordinates the motion trajectory representation space trajectory by a point on the axis of rotation. Combined with the theory of multi-body system of machine tools and the second coordinate transformation theory, the error PIGE of the return shaft and location and the error PDGE related to the position of the rotating shaft are identified and measured. The method effectively solves the problem of geometric error identification and detection of machine tool rotating shaft. The measurement process is simple and fast and the measurement efficiency is high. In the measurement process, the running path of the machine tool is simple and requires no other shaft coordination, so that other axis joint errors are avoided.
【技术实现步骤摘要】
一种五轴数控机床回转轴几何误差检测方法
本专利技术属于机床几何误差检测领域,涉及一种五轴数控机床回转轴几何误差检测方法。
技术介绍
随着制造技术的不断进步,对具有复杂几何形状和高精度的机械零件的需求急剧增加,五轴机床因具有3个直线运动轴和2个旋转运动轴,相比于传统的三轴机床,能够在2个旋转方向上提供进给,使机床加工过程更加灵活,因此愈来愈多的五轴机床被应用到制造行业,在五轴数控机床研究中,如何提高其加工精度成为主要关注点。机床几何误差能很好的反应零件的加工品质,机床几何精度的快速、准确标定是能很好的提高数控机床的加工精度。然而五轴机床相比传统三轴机床的拓扑机构更加复杂,机床各运动部件间相互关联、相互影响,这给机床各部件的几何精度标定工作,尤其是五轴机床回转轴精度的标定带来了很大困难。快速、准确的检测和辨识五轴机床的回转轴几何误差直接影响着五轴机床的误差补偿和维护工作。目前五轴机床几何误差的检测手段主要有:球杆仪检测法、激光干涉仪检测法、R-test检测法、探针检测法以及实际加工检测法等。浙江大学傅建中,专利号为:CN103878641A“一种五轴数控机床通用的旋转轴几何误差辨识方法”利用球杆仪测量设备建立了五轴数控机床回转轴几何误差测量模型,辨识了两个回转轴的16项几何误差,但该方法需要球杆仪的3种测量模式,并且测量精确受到球杆仪安装精度的影响,测量周期较长。清华大学刘辛军,专利号为:CN105479268A“基于RTCP的五轴数控机床摆动轴几何误差辨识方法”专利技术了一种具有RTCP功能的五轴数控机床摆动轴几何误差通用测量方法,测量了摆动轴的多项几何误差 ...
【技术保护点】
一种五轴数控机床回转轴几何误差检测方法,其特征是,利用双目相机作为测量仪器,获取贴在五轴机床回转轴上回字形靶标角点的三维坐标信息,结合机床多体运动模型与其次坐标变换理论,实现对五轴数控机床回转轴PIGE误差和PDGE误差的辨识与测量;检测方法的具体测量步骤如下:第一步,搭建双目测量装置,并对双目相机进行标定搭建双目测量系统时,双目相机成一定角度固定在五轴机床Z轴(1)上,其中,左、右相机(2、3)安装时要保证具有合适的公共视场;进行相机标定,双目相机的标定的过程是对每个相机的内参数(αx,αy,μ0,ν0)和两个相机之间的外参数[R,T]进行求解的过程;通常假设世界坐标系OwXwYwZw位于左相机(2)光心处,与左相机(2)的相机坐标系重合;空间点P在左右像平面的像点为pl(ul,vl)、pr(ur,vr),P点在左右摄像机坐标系下的坐标为(Xcl,Ycl,Zcl)、(Xcr,Ycr,Zcr),P点在世界坐标系其坐标为Pw(Xw,Yw,Zw),这些坐标满足坐标转换公式:
【技术特征摘要】
1.一种五轴数控机床回转轴几何误差检测方法,其特征是,利用双目相机作为测量仪器,获取贴在五轴机床回转轴上回字形靶标角点的三维坐标信息,结合机床多体运动模型与其次坐标变换理论,实现对五轴数控机床回转轴PIGE误差和PDGE误差的辨识与测量;检测方法的具体测量步骤如下:第一步,搭建双目测量装置,并对双目相机进行标定搭建双目测量系统时,双目相机成一定角度固定在五轴机床Z轴(1)上,其中,左、右相机(2、3)安装时要保证具有合适的公共视场;进行相机标定,双目相机的标定的过程是对每个相机的内参数(αx,αy,μ0,ν0)和两个相机之间的外参数[R,T]进行求解的过程;通常假设世界坐标系OwXwYwZw位于左相机(2)光心处,与左相机(2)的相机坐标系重合;空间点P在左右像平面的像点为pl(ul,vl)、pr(ur,vr),P点在左右摄像机坐标系下的坐标为(Xcl,Ycl,Zcl)、(Xcr,Ycr,Zcr),P点在世界坐标系其坐标为Pw(Xw,Yw,Zw),这些坐标满足坐标转换公式:假设两摄像机的空间位置转换为旋转矩阵R与平移矩阵T,则两摄像机坐标系的坐标转换关系可表示为:结合张氏标定法和标准棋盘格标定板求解出相机的内外参数;第二步,特征点的安装与特征点图像处理将高精度的机床C轴(6)外圆的内接回字形靶标贴在机床C轴(6)上,直接表示机床C轴(6)的运动状态,减少其他误差对机床C轴几何误差测量精度的影响;利用同一回字形靶标上的三个角点获得任意瞬间回转轴的瞬时回转轴线,三个角点组成的平面的法向量方向代表着机床C轴(6)的轴线方向,清晰的表征机床C轴(6)的运动信息;对于相机采集到的图像进行图像降噪,滤波处理后,结合canny边缘算子检测法,利用带阈值的灰度重心法提取回字形靶标的角点,计算公式为:1其中,F(x,y)表示图像灰度函数,f(x,y)表示图像灰度,T代表...
【专利技术属性】
技术研发人员:刘巍,李辉,李肖,潘翼,严洪悦,
申请(专利权)人:大连理工大学,
类型:发明
国别省市:辽宁,21
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