1.一种多轴数控机床旋转轴几何误差快速分离新方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、将精密数控转台安装在多轴机床旋转部件上,并可跟随多轴机床旋转部件一起转动;猫眼安装在精密数控转台上,并可跟随精密数控转台一起转动;
S2、将激光跟跟踪仪分别安装在机床正前方附近,将激光跟踪仪的位置定义为基站位置;
S3、控制精密数控转台每转过一定的角度θ,记下当前激光跟踪仪的测距数据,利用激光跟踪仪测量得到的测量点的距离数据,建立大型非线性冗余方程组,使用遗传算法求解,从而确定出激光跟踪仪在转台上的各基站初始位置坐标;
S4、控制机床旋转部件按预定的路径绕轴线转动,机床每转动一定角度,进行一次测量,安装在机床主轴上的精密转台依次旋转120度,测量点分别命名为A、B、C,激光跟踪仪先后在四个基站位置进行测量;
S5、利用激光跟踪仪测量得到的测量点与各基站的距离数据,建立非线性冗余方程组,按最小二成原理进行求解,确定出测量点的空间坐标;
S6、利用步骤S5中得到的旋转部件绕轴线转动时的一系列测量点的空间坐标,通过A、B、C三点两两构成的3个向量 向量的方向将会在机床转台转动过程中发生改变,向量方向的改变仅与机床运动中的角位移误差有关,根据角位移误差引起的齐次变换矩阵和测量点构成一系列向量建立方程组,进行求解,即可辨识出各项角位移误差;
S7、利用步骤S5中得到的旋转部件绕轴线转动时的一系列测量点的空间坐标和步骤S6中的到的各项角位移误差,对机床转台转过不同角度时A、B、C分别建立运动误差方程,构成冗余方程组,带入各项角位移误差求解,即可辨识出各项线位移误差,从而完成完整的数控机床平动轴几何误差辨识。
2.根据权利要求1所述的一种多轴数控机床旋转轴几何误差快速分离新方法,其特征在于,所述步骤S2中,至少选定四个基站位置,且任意三个基站位置不共线。
3.根据权利要求1所述的一种多轴数控机床旋转轴几何误差快速分离新方法,其特征在于,所述步骤S3中,当精密数控转台每转过一定的角度θ时,控制旋转部件停止运动,并记下当前位置激光跟踪仪的测量结果,激光跟踪仪包括具有测角功能的Leica、Faro、Api激光跟踪仪和不具备测角功能的Etalon激光跟踪仪;然后将激光跟踪仪移动到下一个基站位置,重复上述测量过程,直至在所有基站位置都完成测量。
4.根据权利要求3所述的一种多轴数控机床旋转轴几何误差快速分离新方法,其特征在于,所述激光跟踪仪为Leica或Faro激光跟踪仪时,关于基站P1(xp1,yp1,zp1)标定可建立如下方程组:
其中R代表猫眼中心到转台回转中心的距离,θi代表转台的回转角度,l1i为各测量点位置处激光跟踪仪的测距数据。
5.根据权利要求3所述的一种多轴数控机床旋转轴几何误差快速分离新方法,其特征在于,所述激光跟踪仪为Etalon激光跟踪仪时,关于基站P1(xp1,yp1,zp1)标定可建立如下方程组:
其中L1代表初始测量点到猫眼中心的距离,Δl1i为各测量点位置处激光跟踪仪测得的相对距
离变化量。
6.根据权利要求1所述的一种多轴数控机床旋转轴几何误差快速分离新方法,其特征在于,所述步骤S3中在每个基站位置至少测量四个不同的猫眼位置,以获取数据冗余,提高测量系统的可靠性和测量精度。
7.根据权利要求1所述的一种多轴数控机床旋转轴几何误差快速分离新方法,其特征在于,所述步骤S4中,当机床旋转部件转动到各测量点位置时,控制机床旋转部件停止运动;当精密数控转台的旋转部件运动到测量位置时,控制精密数控转台停止运动。
8.根据权利要求1所述的一种多轴数控机床旋转轴几何误差快速分离新方法,其特征在于,所述:步骤S5中假定标定得到的基站位置分别为P1(xp1,yp1,zp1)、P2(xp2,yp2,zp2)、P3(xp3,yp3,zp3)、P4(xp4,yp4,zp4),机床运动过程中测量点Mi到各基站的距离分别为l'1i,l'2i,l'3i,l'4i,根据GPS测量原理,对测量过程中的Mi(xmi,ymi,zmi)可建立如下方程:采用类最小二乘原理进行求解,即可确定出机床运动过程中测量点的实际坐标Mi(xmi,ymi,zmi)。