申请/专利权人：北京工业大学

申请日：2024-01-02

公开（公告）日：2024-04-12

公开（公告）号：CN117872954A

主分类号：G05B19/404

分类号：G05B19/404

优先权：

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2024.04.30#实质审查的生效;2024.04.12#公开

摘要：本发明公开了一种基于非线性广义相关的机床几何误差建模、识别和补偿方法，基于零件表面形貌特征的几何误差建模和齐次坐标变换矩阵HTM，扩展了MBS理论在加工和补偿中的工程应用。通过非线性广义相关分析，建立激光干涉仪和双球杆DBB测量误差之间的联系完成关键几何误差的识别。通过预修正NC代码对误差进行了补偿。通过几何误差与运动位移拟合并结合HTM，对MBS理论进行深化研究。建立机床仅加工误差与刀具位移坐标的映射关系，可得到机床加工全域内的加工误差分布。

主权项：1.一种基于非线性广义相关的机床几何误差建模、识别和补偿方法，其特征在于，包含以下步骤：步骤1：建立基于多体系统理论深化的机床加工误差空间分布模型；步骤2：建立基于非线性广义相关分析的机床关键误差辨识模块；步骤3：对工件坐标系下的误差补偿量进行计算；具体地，采用傅里叶级数进行误差建模，a0,w,l,a1,b1,Lal,bl为函数系数，u为机床在X、Y、Z行进方向的位置坐标； 基于多体系统基础理论，建立机床两条运动链-刀具链与工件链的拓扑结构；根据各部件的相对运动，构建机床各运动方向的齐次坐标变换矩阵HTM；HTM的符号由M表示，上标p,s分别表示静止与运动状态，带有误差运动矩阵由△M表示；机床的工件链为：床身-工作台X轴-工件；刀具链为：立柱和横梁-溜板Y轴-滑枕Z轴-刀具；其中床身与立柱和横梁无相对运动，为一个整体；表1机床几何误差项的定义 床身-工作台间静止与运动的理想、实际齐次坐标变换矩阵， 工作台X轴-工件与滑枕Z轴-刀具间静止与运动的理想、实际齐次坐标变换矩阵，M23＝M67＝I4×44床身-溜板Y轴间静止与运动的理想、实际齐次坐标变换矩阵， 溜板Y轴-滑枕Z轴间静止与运动的理想、实际齐次坐标变换矩阵， 设定刀具加工点在刀具坐标系的位置坐标Pt为,Pt＝[PtxPtyPtz1]T9设定工件成形点在工件坐标系的位置坐标Pw为,Pw＝[PwxPwyPwz1]T10未考虑误差的理想状态下，加工空间内刀具加工点在工件坐标系的位置坐标为， 在几何误差影响下，得到机床加工空间刀具加工点与工件成形点相对偏差的正运动学模型，即机床空间内的加工误差E＝[EXEYEZ1]T； 将几何误差模型带入式12，建立多体系统深化理论MBS-D模型；得到机床加工误差与位置坐标的函数，如式13表示的加工误差的空间分布； 建立基于非线性广义相关分析的机床关键误差辨识模块的方法如下：使用激光干涉仪与球杆仪，分别对机床进行直线轴误差测量与圆轨迹测试，获得服从正态分布的误差测量数据；引入非线性广义相关分析法，开展几何误差与圆轨迹误差间的相关性研究；使圆轨迹测试空间包含工件的加工区域；圆轨迹误差被看作为实际加工误差。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 北京工业大学 一种基于非线性广义相关的机床几何误差建模、识别和补偿方法

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