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申请/专利权人：重庆大学

摘要：本发明公开了一种基于单轴运动的机床旋转轴位置相关几何误差辨识方法，包括如下步骤：步骤一：利用刀具球与工件球之间的齐次变换矩阵，分别得到工件球的理想球心坐标和实际球心坐标，进一步得到工件球的位置误差与旋转轴的位置相关误差之间的线性表达式；步骤二：结合工件球的位置误差求解旋转轴旋转过程中球杆仪的实际长度，得到球杆仪的长度变化值，即创建得到球杆仪长度变化值与旋转轴位置相关几何误差之间的映射关系；步骤三：基于旋转轴的单轴运动，结合刀具球的不同安装模式以构造方程，利用构造的方程辨识旋转轴的位置相关几何误差；其中，用于构造方程的刀具球不同安装模式中，至少有一个安装模式中的刀具球存在偏心。

主权项：1.一种基于单轴运动的机床旋转轴位置相关几何误差辨识方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一：利用刀具球与工件球之间的齐次变换矩阵，分别得到工件球的理想球心坐标和实际球心坐标，由工件球的实际球心坐标与理想球心坐标之差得到工件球的位置误差与旋转轴的位置相关误差之间的线性表达式；步骤二：结合工件球的位置误差求解旋转轴旋转过程中球杆仪的实际长度，得到球杆仪的长度变化值，即创建得到球杆仪长度变化值与旋转轴位置相关几何误差之间的映射关系；步骤三：基于旋转轴的单轴运动，结合刀具球的不同安装模式以构造方程，利用构造的方程辨识旋转轴的位置相关几何误差；其中，用于构造方程的刀具球不同安装模式中，至少有一个安装模式中的刀具球存在偏心；所述步骤一中，工件球的理想球心坐标为： 工件球的实际球心坐标为：其中，Pw0表示初始位置时工件球的齐次坐标；表示工件球的理想球心坐标；工件球的实际球心坐标；C表示旋转轴的旋转角度；TmC表示旋转轴的运动变换矩阵；TmeC表示旋转轴的运动误差矩阵，且： 其中，δxC、δyC、δzC分别表示旋转轴在x、y和z方向上的线性误差；εxC和εyC分别表示旋转轴在x和y方向上的角度误差；εzC表示旋转轴的定位误差；将工件球的实际球心坐标与理想球心坐标相减，为： 其中，ΔPw表示工件球的位置误差矩阵，Δxw，Δyw和Δzw分别表示工件球在x、y和z方向上的位置误差；得到工件球的位置误差与旋转轴的位置相关误差之间的线性表达式： 所述步骤二中，球杆仪的实际长度为： 其中，Li为旋转轴转角为C时球杆仪的理论长度，且： 消除高阶项得到球杆仪的长度变化值为： 进而得到的球杆仪长度变化值与旋转轴位置相关几何误差之间的映射关系为： 当刀具球球心不存在偏心时，即刀具球的坐标为xt＝0,yt＝0,zt，则此时球杆仪长度变化值与旋转轴位置相关几何误差之间的映射关系为： 当刀具球球心存在偏心时，即刀具球的坐标为xt≠0,yt≠0,zt，定义刀具球坐标在x-y平面内的投影为刀具球的偏心量，则此时球杆仪长度变化值与旋转轴位置相关几何误差之间的映射关系为： 其中，令辅助角φ∈-π2～π2为： 当初始安装角α＝0°时，工件球处于x轴正方向上，此时xw0＝R，yw0＝0，R表示安装半径；则有： 令：偏心角则： 得到在刀具球球心存在偏心时，得到旋转轴位置相关几何误差与偏心距e、偏心角β、刀具球和工件球安装坐标以及球杆仪变化量之间的关系为： 所述步骤三中，利用构造的方程辨识旋转轴的位置相关几何误差的方法为： 其中，EC为旋转轴位置相关几何误差向量；MC为辨识系数矩阵；ML为球杆仪长度变化值矩阵。

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