基于激光跟踪仪的机床误差动态补偿方法技术

本发明专利技术公开了一种基于激光跟踪仪的机床误差动态补偿方法，采用激光跟踪仪进行动态跟踪检测，不仅适用于对温度、湿度严格控制的实验室环境中使用，而且可以在条件较恶劣的车间现场环境中使用。激光跟踪仪集合了激光干涉测距、光电探测、精密机械、计算机及控制和现代数值计算理论，对空间运动目标进行跟踪并实时测量目标的空间三维坐标，具有高精度、高效率、实时跟踪测量、安装快捷、操作简单等特点。本发明专利技术基于激光跟踪仪测量结果对机床进行动态监测并实时补偿，采用本方案所测量的误差为所有系统误差与随机误差所叠加之后的总误差，故本方案可以实时动态补偿所有的误差值，大大提高机床的系统精度且简化了机床的检测装置。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种机床误差处理方法，特别涉及一种。
技术介绍
机床的精度与精度稳定性是机床的重要技术指标。根据机械运动的特点，机床的误差单纯依靠提高零件设计、制造和装配来提高机床的精度并达到高精度较难实现。因此，误差补偿则是数控机床提高精度的主要方式之一。现有技术中，数控机床的误差补偿方法较为常见的有:实物基准测量法、激光干涉测量法、正交光栅测量法、球杆仪等，由于激光干涉仪具有较高的精度，因而激光干涉测量法在机床误差补偿中较为普遍，但激光干涉测量法检测周期较长；而上述其它方法在检测效率和检测精度以及通用性上也存在着不足，不能满足高精度、快速的检测要求；特别是对于数控机床的动态误差的补偿，存在着明显的不足。因此，需要一种适合于对数控机床进行动态误差补偿的方法，能够适用于由于环境和机械运动产生的误差补偿，且能动态实时补偿机床误差，具有高精度、高效率、实时跟踪测量、安装快捷和操作简单等特点。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的提供一种，能够适用于由于环境和机械运动产生的误差补偿，且能动态实时补偿机床误差，具有高精度、高效率、实时跟踪测量、安装快捷和操作简单等特点。本专利技术的，包括下列步骤；a.机床启动并执行数控程序，通过激光跟踪仪获取机床主轴箱上的刀尖的实时三维坐标参数，并输送至计算机；b.将步骤a获取的实时三维坐标参数与计算机内储存的机床主轴箱上的刀尖理论运行轨迹相比较，建立三维空间误差模型，由三维空间误差模型分解出机床主轴箱上的刀尖各个自由度方向上的误差分量；c.将步骤b获得的误差分量与计算机内储存的误差极限值进行比较；误差分量与误差极限值比较后如果误差值在误差允许的范围内则机床继续执行执行数控程序，激光跟踪仪继续获取机床主轴箱上的刀尖的实时三维坐标参数并重复步骤b ;否则，计算机向机床的数控系统发出误差补偿命令，由数控系统驱动伺服电机完成误差补偿。进一步，所述激光跟踪仪的反光球设置于机床主轴箱，步骤a中，机床主轴箱上的刀尖的实时三维坐标参数由激光跟踪仪实测坐标值叠加反光球与机床主轴箱上的刀尖之间的坐标差值获得；进一步，步骤c中，误差补偿为闭环补偿:数控系统驱动伺服电机完成误差补偿，激光跟踪仪继续测量当前反射球的位置信息，重复步骤b并继续由数控系统驱动伺服电机完成误差补偿，直至误差分量小于等于误差极限值；进一步，所述激光跟踪仪的反光球设置于机床主轴箱上且与机床主轴箱上的刀尖同一 Z轴方向的轴线上。本专利技术的有益效果:本专利技术的，采用激光跟踪仪进行动态跟踪检测，能够适用于对温度、湿度严格控制的实验室环境中使用，而且可以在条件非常恶劣的车间现场环境中使用，且激光跟踪仪集合了激光干涉测距、光电探测、精密机械、计算机及控制和现代数值计算理论，对空间运动目标进行跟踪并实时测量目标的空间三维坐标，具有高精度、高效率、实时跟踪测量、安装快捷、操作简单等特点；本专利技术对机床刀尖进行实时动态监测并实现补偿，反应速度快，提高效率；采用本方案所测量的误差为Z轴上刀具的误差，为所有系统误差与随机误差所叠加之后的总体误差，故本方案可以实时动态的补偿所有的误差值，大大简化了机床的检测装置。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步描述。图1为本专利技术的补偿系统结构示意图2为本专利技术原理框图。具体实施方式图1为本专利技术的补偿系统结构示意图，图2为本专利技术原理框图，如图所示:本实施例的，包括下列步骤；a.机床4启动并执行数控程序(G代码程序)，通过激光跟踪仪I获取机床主轴箱3上的刀尖的实时三维坐标参数，并输送至计算机5 ；b.将步骤a获取的实时三维坐标参数与计算机5内储存的机床主轴箱3上的刀尖理论运行轨迹相比较，建立三维空间误差模型，由三维空间误差模型分解出机床主轴箱3上的刀尖各个自由度方向上的误差分量；各个自由度是指刀尖根据机床结构，被驱动实现的运动方向，误差分量是指该自由度方向上所产生的误差值；c.将步骤b获得的误差分量与计算机5内储存的误差极限值进行比较；误差分量与误差极限值比较后如果误差值在误差允许的范围内则机床4继续执行执行数控程序(G代码程序)，激光跟踪仪继续获取机床主轴箱3上的刀尖的实时三维坐标参数并重复步骤b ;否则，计算机5向机床4的数控系统6发出误差补偿命令，由数控系统6驱动伺服电机完成误差补偿；伺服电机包括用于驱动机床完成刀尖实现各个自由度的伺服电机，属于现有技术，在此不再赘述。 本实施例中，所述激光跟踪仪I的反光球2设置于机床主轴箱3，步骤a中，机床主轴箱3上的刀尖的实时三维坐标参数由激光跟踪仪实测坐标值叠加反光球2与机床主轴箱3上的刀尖之间的坐标差值获得；反光球2放置于机床主轴箱3，方便激光跟踪仪的安装，避免与机床主轴箱3的运动相干扰，保证机床4运行的同时保证结果的准确性。本实施例中，步骤c中，误差补偿为闭环补偿:数控系统6驱动伺服电机完成误差补偿，激光跟踪仪I继续测量当前反射球2的位置信息，重复步骤b并继续由数控系统6驱动伺服电机完成误差补偿，直至误差分量小于等于误差极限值；较高效率的实现误差补偿，而该误差补偿只与激光跟踪仪I的检测结果有关，与外界环境无关。本实施例中，所述激光跟踪仪I的反光球2设置于机床主轴箱3上且与机床主轴箱3上的刀尖同一 Z轴方向的轴线上，避免其他方向自由度的误差叠加，仅需在Z轴方向上叠加距离尺寸即可，提高检测精度3轴是指曲轴箱的直接滑动进给方向。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本专利技术的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本专利技术进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本专利技术的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本专利技术技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本专利技术的权利要求范围当中。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于激光跟踪仪的机床误差动态补偿方法，其特征在于：包括下列步骤；a.机床启动并执行数控程序，通过激光跟踪仪获取机床主轴箱上的刀尖的实时三维坐标参数，并输送至计算机；b．将步骤a获取的实时三维坐标参数与计算机内储存的机床主轴箱上的刀尖理论运行轨迹相比较，建立三维空间误差模型，由三维空间误差模型分解出机床主轴箱上的刀尖各个自由度方向上的误差分量；c.将步骤b获得的误差分量与计算机内储存的误差极限值进行比较；误差分量与误差极限值比较后如果误差值在误差允许的范围内则机床继续执行执行数控程序，激光跟踪仪继续获取机床主轴箱上的刀尖的实时三维坐标参数并重复步骤b；否则，计算机向机床的数控系统发出误差补偿命令，由数控系统驱动伺服电机完成误差补偿。

【技术特征摘要】
1.一种基于激光跟踪仪的机床误差动态补偿方法，其特征在于:包括下列步骤； a.机床启动并执行数控程序,通过激光跟踪仪获取机床主轴箱上的刀尖的实时三维坐标参数，并输送至计算机； b.将步骤a获取的实时三维坐标参数与计算机内储存的机床主轴箱上的刀尖理论运行轨迹相比较，建立三维空间误差模型，由三维空间误差模型分解出机床主轴箱上的刀尖各个自由度方向上的误差分量； c.将步骤b获得的误差分量与计算机内储存的误差极限值进行比较；误差分量与误差极限值比较后如果误差值在误差允许的范围内则机床继续执行执行数控程序，激光跟踪仪继续获取机床主轴箱上的刀尖的实时三维坐标参数并重复步骤b ;否则，计算机向机床的数控系统发出误差补偿命令，由数控系统驱动伺服电机完成误差补...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶桂宝，留成源，谷立恒，邵璟，陈敏超，樊星光，王世桥，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：