一种可计算的可重构机床几何位姿误差定义方法技术

本发明专利技术公开了一种可计算的可重构机床几何位姿误差定义方法。该方法首先建立可重构机床配置树模型，定义直线轴运动模块和旋转轴运动模块的几何位姿误差通用表达式以及位姿误差定义系数矩阵。然后在配置树模型的基础上确定直线轴几何位姿误差定义序列和相映射的模块类型，设计直线轴几何位姿误差定义算子，计算出直线轴的位姿误差定义系数矩阵。接着设计旋转轴几何位姿误差定义算子以根据旋转轴类型确定旋转轴位姿误差定义系数矩阵。最后通过适配计算系数矩阵实现可重构机床几何位姿误差的定义。本发明专利技术可通过编程计算方法实现可重构机床几何位姿误差的智能定义，以适应不断变化的机床结构配置，降低了操作人员的经验要求。

【技术实现步骤摘要】
一种可计算的可重构机床几何位姿误差定义方法
本专利技术涉及机床几何位姿误差定义领域，具体涉及一种可计算的可重构机床几何位姿误差定义方法。
技术介绍
近年来，随着制造业的转型升级和服务制造业的发展，动态变化的产品制造需求和更短的产品周期给制造企业带来了挑战，制造企业能够实时更新制造系统才能保证市场竞争力。模块化的可重构机床是制造企业应对市场变化的有效方案之一。可重构机床是提供用户定制化功能的批量生产、柔性制造装备，可根据加工对象的变化经济、高效地调整配置和生产能力，在用户现场实施重构。在可重构机床结构配置不断变化时，同时需要保证相应机床构型下的加工精度，需要对可重构机床进行动态误差建模和误差分析。机床几何误差可分为位姿误差和运动误差，位姿误差与机床结构配置相关，机床结构配置发生变化时，几何位姿误差同样跟随变化。运动误差受零件制造误差的影响，与运动轴运动精度相关，每个运动轴均有六个自由度运动误差，且与运动轴位置呈函数关系，不受机床结构配置变化的影响，容易确定。在可重构机床结构配置发生变化，对其进行误差建模时，首先要确定相应构型的几何本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可计算的可重构机床几何位姿误差定义方法，其特征在于，包括以下步骤：/n采用预先确定的可重构机床节点模块描述方法，根据机床结构中节点模块之间的位置和运动关系，建立可重构机床配置树模型；/n根据配置树模型中节点模块配置信息，定义直线轴运动模块和旋转轴运动模块的几何位姿误差通用表达式以及与几何位姿误差一一映射的几何位姿误差辨识系数矩阵；/n根据配置树模型，确定直线轴运动模块几何位姿误差定义序列和相映射的直线轴运动模块类型矩阵，并设计直线轴运动模块几何位姿误差定义算子；/n根据所述直线轴运动模块几何位姿误差定义序列、相映射的直线轴运动模块类型矩阵和所述直线轴几何位姿误差定义算子，计算直线轴运动...

【技术特征摘要】
1.一种可计算的可重构机床几何位姿误差定义方法，其特征在于，包括以下步骤：
采用预先确定的可重构机床节点模块描述方法，根据机床结构中节点模块之间的位置和运动关系，建立可重构机床配置树模型；
根据配置树模型中节点模块配置信息，定义直线轴运动模块和旋转轴运动模块的几何位姿误差通用表达式以及与几何位姿误差一一映射的几何位姿误差辨识系数矩阵；
根据配置树模型，确定直线轴运动模块几何位姿误差定义序列和相映射的直线轴运动模块类型矩阵，并设计直线轴运动模块几何位姿误差定义算子；
根据所述直线轴运动模块几何位姿误差定义序列、相映射的直线轴运动模块类型矩阵和所述直线轴几何位姿误差定义算子，计算直线轴运动模块几何位姿误差辨识系数矩阵；
根据配置树模型设计旋转轴运动模块几何位姿误差定义算子；
根据旋转轴运动模块类型和所述旋转轴运动模块几何位姿误差定义算子，计算旋转轴运动模块几何位姿误差辨识系数矩阵；
将计算出的直线轴运动模块几何位姿误差辨识系数矩阵中的元素、旋转轴运动模块几何位姿误差辨识系数矩阵中的元素分别与相应运动模块的几何位姿误差通用表达式中的各元素相乘，筛选出各运动模块的几何位姿误差，完成可重构机床运动模块几何位姿误差的定义。


2.根据权利要求1所述的一种可计算的可重构机床几何位姿误差定义方法，其特征在于，所述可重构机床节点模块描述方法为：



式(1)中，指节点模块集D中的节点模块元素；r用以区分节点模块在可重构机床配置树模型中的位置，如果r＝0，则节点模块在刀具分支，如果r＝1，则节点模块在工件分支；a用以区分不同的运动属性，当a＝0时，对应的节点模块指直线轴运动模块，当a＝1时，对应的节点模块指旋转轴运动模块，当a＝2时，对应的节点模块不提供进给运动；i用以区分节点模块的类型，i＝0，节点模块指床身，i＝1，节点模块指X方向的运动模块，i＝2，节点模块指Y方向的运动模块，i＝3，节点模块指Z方向的运动模块，i＝4，节点模块指主轴，i＝5，节点模块指夹具；j用以区分相同类型和相同运动属性的节点模块；k指节点模块在对应分支上的位置；N为自然数。


3.根据权利要求2所述的一种可计算的可重构机床几何位姿误差定义方法，其特征在于，所述建立可重构机床配置树模型，包括：
MCT＝{d,e|d∈D,e∈E}(2)



式(2)和(3)中，MCT指配置树模型；d指节点模块集D中的节点模块元素；<d1,d2>指配置树中的有序节点模块对，d1代表父节点模块，d2代表子节点模块，父节点模块可以驱动子节点模块运动；f(e)是判别函数，当f(e)＝0时，d1和d2之间不存在装配关系，当f(e)＝1时，d1和d2之间存在装配关系；e指d1和d2之间的装配关系；E指配置树中所有有序节点模块对装配关系的集合。


4.根据权利要求3所述的一种可计算的可重构机床几何位姿误差定义方法，其特征在于，所述建立可重构机床配置树模型，还包括：约定机床旋转轴运动模块始终装配在直线轴运动模块上，当旋转轴运动模块与直线轴运动模块之间有装配关系时，旋转轴运动模块始终是子节点模块。


5.根据权利要求3所述的一种可计算的可重构机床几何位姿误差定义方法，其特征在于，所述几何位姿误差通用表达式描述为：



式(4)中，表示直线轴运动模块或旋转轴运动模块的几何位姿误差；分别指直线轴运动模块的X方向的平移误差、Y...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁爽，宋占群，俞亮，吴伟伟，
申请(专利权)人：扬州大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32