一种基于测头的并联机床摆角偏差自动化检测及补偿方法技术

本发明专利技术公开了一种基于测头的并联机床摆角偏差自动化检测及补偿方法，包括以下步骤：1)将测头固定基座安装在工作台上，将测头安装在测头固定基座上，将长球头和短球头分别安装在刀库中；2)执行编译的测量程序使测头分别测量长球头和短球头的球心坐标，通过两个球头的球心坐标位置计算得出摆角偏差；3)将计算出的偏差值去调正机床摆角位置，计算出摆角调正前后的Z轴坐标变化量，此变化量即为摆角偏差补偿值，通过测量程序可直接补偿至数控系统，最终实现摆角偏差的自动化补偿。本发明专利技术通过执行编制的标准程序驱动测头及球头实现并联机床摆角偏差自动检测及补偿，整个检测及补偿过程无人工干预，效率高，精度稳定。精度稳定。精度稳定。

【技术实现步骤摘要】
一种基于测头的并联机床摆角偏差自动化检测及补偿方法


[0001]本专利技术涉及数控加工控制测量
，具体是指一种基于测头的并联机床摆角偏差自动化检测及补偿方法。

技术介绍

[0002]在机械加工领域，产品的产出质量受设备本身精度及可靠性影响，特别是航空结构件高效、高精度的加工需求，对数控设备的精度快速保障提出了更高的要求。一种3
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PRS并联结构机床使用三个直线Z轴独立运动模拟摆角动作，旋转中心为刀具中心点，其独特的运动学设计，结合最低的移动质量，保证了足够的静态、动态、热态刚度，并采用虚拟轴控制技术，伺服驱动系统执行元件精度高、可靠性好、效应速度块，能够满足高速度、高精密零件的加工需求，加工效率是同类设备的1～3倍，并联机床已经成功运用于高精度加工行业。
[0003]目前并联机床和常规数控设备的检测器具多为芯棒、球头、百分表等，依靠专业人员手动检测；而且并联机床与常规数控机床在结构上存在差异，致使其精度检测和补偿方式也存在差异；受工作经验影响，不同人员对数控机床精度的认知不同，致使检测方式存在差异，检测出的精度往往不径相同，不仅效率低下也无法保证精度检测的一致性及稳定性，而且3
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PRS并联机床的摆角为虚拟轴，并不真实存在，当摆角出现偏差时，偏差值无法直接对摆角进行补偿。
[0004]现有申请号为202110721898.1的中国专利公开了一种主轴安装误差及主轴与C轴同轴度的检测与辨识方法，主要是通过测量C轴与主轴不同转角位置时的位置偏差计算主轴安装误差，这种方法在测量时带入了C轴旋转偏差，无法精确反应摆角偏差，而且没有涵盖虚拟轴机床摆角出现偏差时如何进行补偿值计算；另外，该方法测量点位采集单一，只采取了球体一层圆度，需要人工干预，容易造成测量点位误差，所用测量仪器使用繁琐，无法实现工业自动化测量。

技术实现思路

[0005]为解决目前数控设备精度人工检测效率及底下、不稳定，且并联轴机床角度出现偏差时补偿值计算困难的问题，本专利技术提供了一种通过执行编制的标准程序驱动测头及球头实现并联机床摆角偏差自动检测及补偿，整个检测及补偿过程无人工干预，效率高，精度稳定的基于测头的并联机床摆角偏差自动化检测及其补偿方法。
[0006]本专利技术通过下述技术方案实现：一种基于测头的并联机床摆角偏差自动化检测及补偿方法，包括以下步骤：
[0007](1)将测头固定基座安装在工作台上，将测头安装在测头固定基座上，将长球头和短球头分别安装在刀库中；
[0008](2)执行编译的测量程序使测头分别测量长球头和短球头的球心坐标，通过两个球头的球心坐标位置计算得出摆角偏差；
[0009](3)将计算出的偏差值去调正机床摆角位置，计算出摆角调正前后的Z轴坐标变化
量，此变化量即为摆角偏差补偿值，通过测量程序可直接补偿至数控系统，最终实现摆角偏差的自动化补偿。
[0010]为了更好地实现本专利技术的方法，进一步地，所述步骤(1)中，长球头和短球头的直径相同，且测量获得长球头和短球头的直径数据。
[0011]为了更好地实现本专利技术的方法，进一步地，所述步骤(2)中计算长球头的球心坐标的具体过程为：
[0012](2.1.1)计算X/Y轴方向上的长球头的球心坐标BALL1_X、BALL1_Y：需要延X/Y轴正负方向逼近长球头测量球体上的多层圆度坐标，根据多层圆度坐标获得X/Y轴方向上的长球头的球心坐标BALL1_X、BALL1_Y；
[0013](2.1.2)移动长球头至测头顶部10mm处，测量测头顶部坐标三次并得出Z坐标(Z1、Z2、Z3)；
[0014](2.1.3)移动工作台，使测量头置于X/Y轴方向上的长球头的球心坐标BALL1_X、BALL1_Y上，测量长球头的球头顶部坐标Z1，可计算得出长球心Z坐标BALL1_Z＝Z1
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球头半径。
[0015]为了更好地实现本专利技术的方法，进一步地，，所述步骤(2.1)计算X/Y轴方向上的长球头的球心坐标BALL1_X、BALL1_Y的具体过程为：
[0016]获得多层圆度坐标，即圆1坐标[(X1、X2)、(Y1、Y2)]，圆2坐标[(X3、X4)、(Y3、Y4)]，圆n坐标[(Xn、Xn+1)、(Yn、Yn+1)]；将通过圆1坐标X1与X2平均值计算出Xa1、通过Y1与Y2平均值计算出Ya1，即圆1中心坐标为(Xa1、Ya1)；通过圆2坐标X3与X4平均值计算出Xa2、通过Y3与Y4平均值计算出Ya2，即圆2中心坐标为(Xa2、Ya2)；通过圆n坐标Xn与X+1平均值计算出Xan、通过Yn与Yn+1平均值计算出Yan，即圆1中心坐标为(Xan、Yan)；则长球头球心X坐标BALL1_X＝(Xa1+Xa2+
…
+Xan)/n，长球头球心Y坐标BALL1_Y＝(Ya1+Ya2+
…
+Yan)/n。
[0017]为了更好地实现本专利技术的方法，进一步地，，所述步骤(2)中计算短球头的球心坐标的具体过程为：
[0018](2.2.1)计算X/Y轴方向上的短球头的球心坐标BALL2_X、BALL2_Y：需要延X/Y轴正负方向逼近短球头测量球体上的多层圆度坐标，根据多层圆度坐标获得X/Y轴方向上的短球头的球心坐标BALL2_X、BALL2_Y；
[0019](2.2.2)移动短球头至测头顶部10mm处，测量测头顶部坐标三次并得出Z坐标(Z1、Z2、Z3)；
[0020](2.2.3)移动工作台，使测量头置于X/Y轴方向上的短球头的球心坐标BALL2_X、BALL2_Y上，测量短球头的球头顶部坐标Z2，可计算得出短球心Z坐标BALL1_Z＝Z2
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球头半径。
[0021]为了更好地实现本专利技术的方法，进一步地，，所述步骤(2.1)计算X/Y轴方向上的短球头的球心坐标BALL2_X、BALL2_Y的具体过程为：
[0022]获得多层圆度坐标，即圆1坐标[(X1、X2)、(Y1、Y2)]，圆2坐标[(X3、X4)、(Y3、Y4)]，圆n坐标[(Xn、Xn+1)、(Yn、Yn+1)]；将通过圆1坐标X1与X2平均值计算出Xa1、通过Y1与Y2平均值计算出Ya1，即圆1中心坐标为(Xa1、Ya1)；通过圆2坐标X3与X4平均值计算出Xa2、通过Y3与Y4平均值计算出Ya2，即圆2中心坐标为(Xa2、Ya2)；通过圆n坐标Xn与X+1平均值计算出Xan、通过Yn与Yn+1平均值计算出Yan，即圆1中心坐标为(Xan、Yan)；则短球头球心X坐标
BALL2_X＝(Xa1+Xa2+
…
+Xan)/n，短球头球心Y坐标BALL2_Y＝(Ya1+Ya2+
…
+Yan)/n。
[0023]为了更好地实现本专利技术的方法，进一步地，所述步骤(2)中通过两个球头的球心坐标位置计算得出摆角偏差的具体过程为：
[0024]A0偏差θ1＝arctan(BALL本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于测头的并联机床摆角偏差自动化检测及补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将测头固定基座安装在工作台上，将测头安装在测头固定基座上，将长球头和短球头分别安装在刀库中；(2)执行编译的测量程序使测头分别测量长球头和短球头的球心坐标，通过两个球头的球心坐标位置计算得出摆角偏差；(3)将计算出的偏差值去调正机床摆角位置，计算出摆角调正前后的Z轴坐标变化量，此变化量即为摆角偏差补偿值，通过测量程序可直接补偿至数控系统，最终实现摆角偏差的自动化补偿。2.根据权利要求1所述的一种基于测头的并联机床摆角偏差自动化检测及补偿方法，其特征在于，所述步骤(1)中，长球头和短球头的直径相同，且测量获得长球头和短球头的直径数据。3.根据权利要求2所述的一种基于测头的并联机床摆角偏差自动化检测及补偿方法，其特征在于，所述步骤(2)中计算长球头的球心坐标的具体过程为：(2.1.1)计算X/Y轴方向上的长球头的球心坐标BALL1_X、BALL1_Y：需要延X/Y轴正负方向逼近长球头测量球体上的多层圆度坐标，根据多层圆度坐标获得X/Y轴方向上的长球头的球心坐标BALL1_X、BALL1_Y；(2.1.2)移动长球头至测头顶部10mm处，测量测头顶部坐标三次并得出Z坐标(Z1、Z2、Z3)；(2.1.3)移动工作台，使测量头置于X/Y轴方向上的长球头的球心坐标BALL1_X、BALL1_Y上，测量长球头的球头顶部坐标Z1，可计算得出长球心Z坐标BALL1_Z＝Z1
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球头半径。4.根据权利要求3所述的一种基于测头的并联机床摆角偏差自动化检测及补偿方法，其特征在于，所述步骤(2.1)计算X/Y轴方向上的长球头的球心坐标BALL1_X、BALL1_Y的具体过程为：获得多层圆度坐标，即圆1坐标[(X1、X2)、(Y1、Y2)]，圆2坐标[(X3、X4)、(Y3、Y4)]，圆n坐标[(Xn、Xn+1)、(Yn、Yn+1)]；将通过圆1坐标X1与X2平均值计算出Xa1、通过Y1与Y2平均值计算出Ya1，即圆1中心坐标为(Xa1、Ya1)；通过圆2坐标X3与X4平均值计算出Xa2、通过Y3与Y4平均值计算出Ya2，即圆2中心坐标为(Xa2、Ya2)；通过圆n坐标Xn与X+1平均值计算出Xan、通过Yn与Yn+1平均值计算出Yan，即圆1中心坐标为(Xan、Yan)；则长球头球心X坐标BALL1_X＝(Xa1+Xa2+
…
+Xan)/n，长球头球心Y坐标BALL1_Y＝(Ya1+Ya2+
…
+Yan)/n。5.根据权利要求4所述的一种基于测头的并联机床摆角偏差自动化检测及补偿方法，其特征在于，所述步骤(2)中计算短球头的球心坐标的具体过程为：(2.2.1)计算X/Y轴方向上的短球头的球心坐标BALL2_X、BALL2_Y：需要延X/Y轴正负方向逼近短球头测量球体上的多层圆度坐标，根据多层圆度坐标获得X/Y轴方向上的短球头的球心坐标BALL2_X、BALL2_Y；(2.2.2)移动短球头至测头顶部10mm处，测量测头顶部坐标三次并得出Z坐标(Z1、Z2、Z3)；(2.2.3)移...

【专利技术属性】
技术研发人员：代良强，董光亮，郭瑞华，陈学振，李颖，夏远猛，周后川，张伟伟，刘兵，周翔，高峰峰，周超，徐强，陈桑，赵长永，潘崇恺，甘建，
申请(专利权)人：成都飞机工业集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：