数控机床转台位置相关几何误差的快速测量与辨识

为快速辨识数控机床转台位置相关几何误差,提出一种基于球杆仪的转台位置相关几何误差快速测量辨识方法.首先,基于齐次坐标变换建立转台位置相关几何误差模型,得到球杆仪杆长变化量与几何误差的关系;其次,设计球杆仪六次锥形安装方式,推导出误差辨识矩阵,记录球杆仪杆长变化量,快速辨识出转台位置相关几何误差,并提出一种球杆仪安装误差消除方法,有效剔除了安装误差的影响;最后,基于转台位置相关几何误差的辨识结果,对附加实验中球杆仪杆长变化量进行预测,预测精度较高;在此基础上,对转台位置相关几何误差进行补偿,补偿后的精度明显提高.结果表明:该方法可准确快速辨识出数控机床转台位置相关几何误差,对提高机床精度具有重要的意义.     

应用激光跟踪仪的三坐标测量机几何误差检测方法

几何误差是三坐标测量机的重要误差来源。当前三坐标测量机几何误差检测方法存在效率低、测量精度不高的问题,严重影响三坐标测量机使用性能的进一步提升。为此,提出了一种应用激光跟踪仪的三坐标测量机几何误差检测与直接分离方法。首先,基于多体系统理论和齐次坐标变换方法,建立三坐标测量机几何误差模型;其次,建立激光跟踪仪测量几何误差的数学模型,以三坐标测量机几何误差特性为约束条件,结合Levenberg-Marquardt方法,从而实现了几何误差的直接分离。最终,应用该方法在某三坐标测量上进行了几何误差检测试验,并使用激光干涉仪进行了单项定位误差和空间位置误差的检测对比。试验结果表明该三坐标测量机X轴、Y轴和Z轴定位误差分别为-27.06μm、43.75μm和36.76μm,X轴、Y轴垂直度误差为-82.89μrad,是其主要误差来源;预测最大空间误差为76.64μm,位于测量空间的极限区域。辨识结果与激光干涉仪检测结果相比,X轴、Y轴和Z轴定位误差最大相差7.43μm,体对角线预测定位误差最大相差10.51μm;与其他跟踪测量方法相比,X轴和Y轴空间位置误差与激光干涉仪检测结果相差最小为5.3μm,验证了该方法的有效性。该方法可在2h内实现三坐标测量机17项几何误差的检测,具有快速和高精度的优点,在三坐标测量机和数控机床精度检测领域有较大的应用前景。     

基于圆检验的数控机床几何误差辨识

为了准确地辨识出三轴立式数控机床的各项几何误差,通过多体系统理论建立了三轴立式数控机床圆运动轨迹数学模型,分析了数控机床圆检验中典型误差对机床圆运动轨迹的影响机理.考虑多种几何误差对机床圆检验运动轨迹的影响,提出了一种基于最小二乘法和多项式误差模型的几何误差辨识方法,该误差辨识方法可以辨识出三轴立式数控机床的21项几何误差.数值仿真结果表明:该误差辨识方法具有准确性和可行性.     

基于12线法的数控机床几何误差测量辨识研究

数控机床几何误差参数辨识是实现数控机床误差补偿的关键技术,而实现误差补偿的前提是通过几何误差参数辨识为空间误差模型准确提供数控机床的21项几何误差参数.现有数控机床几何误差参数辨识方法在测量效率和辨识精度等方面均存在一定不足.基于多体系统误差分析理论研究了12线数控机床几何误差参数辨识方法,并对该方法的数学建模和实验进行了分析.     

数控机床几何误差参数辨识新方法的研究

介绍了现有数控机床几何误差参数辨识的基本原理及辨识方法,对各种几何误差参数辨识方法进行了比较分析,提出了新的数控机床几何误差参数辨识方法,并进行了详细的理论分析和相关的实验验证。     

三轴数控机床几何误差参数辨识与补偿

采用九线法对三轴数控机床误差参数进行辨识,介绍了激光干涉仪的测量原理,利用Renisaw ML10激光干涉仪对机床几何误差进行测量,结合具体机床,准确建立了误差补偿的数学模型,利用补偿软件实现了误差补偿,显著地提高了数控机床的加工精度．     

基于多体理论的五坐标数控机床的热误差建模

基于多体系统理论,针对数控机床加工系统中主轴部分的热误差,首次提出了五轴联动数控机床的热误差模型,并在MAKINO四轴加工中心几何误差参数辨识结果和主轴热误差参数辨识结果的基础上对该模型进行了仿真验证;仿真实验显示该建模方法具有良好的工程应用前景。     

大型龙门机床的直线度误差建模及误差补偿

为减小大型龙门数控机床空间直线度误差,提高国产数控机床加工精度,提出基于B样条曲线的空间直线度误差模型及其补偿方法。使用激光干涉仪分别检测三轴龙门数控机床6个方向的直线度误差,应用B样条方法建立空间直线度误差数学模型.利用数控系统外部机械原点偏移功能,应用自主研发的误差实时补偿系统并依据基于B样条曲线的空间直线度误差数学模型,实现对大型龙门数控机床的空间直线度误差补偿.采用两轴联动补偿切削导轨面的方法进行试验,并与多项式模型和斜线插补模型进行对比,结果表明:B样条模型补偿后的导轨直线度最优,检测的导轨各方向直线度误差均减小90%以上,显著提高了大型龙门数控机床加工精度.     

基于球杆仪的数控机床空间误差建模与检测方法研究

为改善传统的数控机床空间误差检测方法检测时间长、成本高、操作复杂等缺点,提出一种新的基于球杆仪的空间误差分析与检测方法。沿半球螺旋线轨迹对数控机床空间误差进行检测,并利用多元回归分析理论建立空间误差的综合模型;利用所建的回归模型对不同检测点的误差进行预测和补偿。实验结果表明,该方法可将实验所用的立式加工中心几何误差减小80%左右。       

基于BP神经网络的数控机床误差辨识方法研究

数控机床误差辨识是进行误差补偿的关键技术,一般很难通过建立准确的数学模型对误差进行辨识.而神经网络具有良好的非线性函数逼近能力,因此可将其应用于数控机床误差辨识.研究了基于BP神经网络的数控机床测头测量误差参数的辨识方法.通过理论分析和实验研究,可确定测头安装误差参数和测头测量误差参数的模型,还可确定消除测头系统不确定性误差项的条件.研究为确定检测方法和规划检测路径提供了可靠的依据.     

五轴数控机床运动误差建模与测试技术

针对双轴旋转工作台五轴数控机床,运用齐次变换矩阵建立了机床运动误差模型,并得到了相应的简化模型.为了测量双轴转台五轴数控机床的运动误差,提出一种基于双球杆仪的五轴机床运动误差分离方法.此方法通过控制数控机床的运动,使机床的任意1个旋转轴与2个直线轴构成三轴联动而另外2个轴保持静止,据此设计了6种机床运动轨迹来测量误差.在测量过程中采用双球杆仪来测量主轴与工作台之间的相对距离,将所测特定位置处的长度值代入误差模型即可得出机床的运动误差.该方法大大简化了数学模型的计算和误差分离的整个过程.仿真分析表明:此方法可以精确地分离出五轴数控机床的旋转工作台的所有8个运动误差,是一种非常有效而简便的五轴数控机床运动误差测量方法.     

大尺寸空间测量中转站误差分析与估计

为了评价飞机装配过程中大尺寸测量系统的现场测量精度,介绍了激光跟踪仪转站测量的基本原理.通过分析激光跟踪仪转站过程中的测量误差传递过程,提出对转站参数误差和转站误差的理论估计模型.该模型描述了公共观测点的配置和激光跟踪仪对公共观测点的测量误差对转站精度的影响.基于该模型,实现了对转站参数误差和转站误差的不确定度评定.利用蒙特卡洛方法对激光跟踪仪转站过程进行模拟,验证了提出的转站参数误差不确定度评定方法和转站误差估计方法的正确性.     

五轴数控机床综合误差建模评价方法研究

针对五轴数控机床精度综合评价分析的需要,提出了一种对机床几何误差和伺服误差进行综合评价的方法。该方法通过机床线性轴和旋转轴联动的方式,利用球杆仪进行圆度误差检测,根据所建立的误差分析评价模型,通过对机床运动过程中的各项误差对机床总误差的影响进行分析得知,随着进给速度的增加,机床的几何误差基本保持不变,而伺服误差在机床总误差中所占比重逐渐增大,当进给速度增大到10 000 mm/min时伺服误差占机床总误差的75%左右。实验结果表明本机床误差评价模型具有较高的准确性,分析结果可为机床的误差补偿提供计算依据。     

基于14条位移线测量法的数控机床误差参数辨识技术

以多体系统误差运动分析理论为基础,建立了准确的数控机床误差源参数辨识模型,并针对三坐标数控机床,提出１４条位移线综合测量方法及机床误差源参数的直接求解方程,解决了传统方法中误差参数难以直接求解以及存在的误差传递性问题．     

高定位精度转台检测系统调整误差补偿

某用于实验室激光通信实验的转台要求具有±1.5″的定位精度,为了对该高定位精度转台实施检测,搭建了由24面棱体、定心装置、0.2″二维光电自准直仪和支架组成的高精度测角系统,对该测角系统进行了准直误差理论分析。结果表明:多面棱体偏心对定位精度的测量结果影响很小,一般可以忽略,但自准直仪的调整误差对高定位精度的测量影响很大。为了消除该系统误差,在理论分析的基础上,提出了一种基于角度标定的调整误差补偿的方法并进行了实验验证。通过精细调整减小调整误差方法测得转台定位精度σ为0.936″,而采用新补偿调整误差方法测得定位精度σ″为0.922″,σ″相对σ的相对误差为-1.496%,且满足转台定位精度要求。实验结果证明了本文方法的快速性和可靠性。     

非接触激光圆度仪的研制

本文介绍一种非接触式检测大型回体转体件圆度误差的激光度仪工作原理及总体构成、并通过实验予以验证。该仪器采用激光猜疑扫描原理和光电传感技术,通过电子学单片机技术进行误差分离及数据处理,从而实现圆度误差测量。     

数控机床加工精度误差产生的原因和控制措施

数控机床在零部件加工过程中受到各种条件和因素的影响容易产生误差,影响数控机床生产效率。本文分析了数控机床加工控制误差产生的原理和误差处理的方法,以达到对数控机床加工精度的控制。     

感应同步器测角系统误差建模

为了提高测角系统的精度,建立了基于离线数据辨识的误差补偿模型.根据实际测量得到的测角系统在一个机械周期内(0°~360°)的全零位误差数据和多个检测周期内的细分误差数据,提出了一种基于FFT分析结果与误差机理模型相结合的建模方法,利用测角系统的误差与感应同步器自身误差之间具有强相关性的特点,用离线数据辨识的误差模型对在线数据进行实时补偿.仿真结果表明,建立的零位误差和细分误差补偿模型将测角系统的全误差从±15″减小至±2.″与传统的误差模型比较,该模型适用性广,有较高的补偿精度.     

外差激光干涉仪周期非线性误差形成机理与补偿方法

针对纳米级周期非线性误差制约外差激光干涉仪使其不能适应下一代超精密装备制造与重大科学工程提出的亚纳米乃至皮米测量精度需求的问题,分析了外差激光干涉仪中两类周期非线性误差的形成机理,并对周期非线性误差的补偿方法进行了研究.结果表明:第1类周期非线性误差是由于双频激光不能完全分离引起双频激光交叉混叠,进而导致的周期非线性误差,该误差幅度可从数纳米到数十纳米;第2类周期非线性误差是由于测量光束在光学界面产生了具有多阶多普勒频移特征的虚反射光束,进而引入的周期非线性误差,该误差幅度可从数皮米至数纳米.对于第1类周期非线性误差,现有误差补偿方法,如椭圆拟合法等,可将其抑制至0.1 nm量级,特别是空间分离式外差激光干涉仪则从原理上完全消除了这一类误差;而对于第2类误差,通过降低虚反射率和空间滤波可以将第2类误差降低至数十皮米到数百皮米,剩余误差尚不能完全满足皮米测量的精度需求, 亟待发明新的误差抑制或补偿技术.     

基于Matlab-GUI数控机床热误差补偿的仿真系统

为了使数控机床加工精度得以提高,对数控机床热误差补偿系统进行研究。在建立基于BP神经网络数控机床热误差补偿模型的同时,运用Matlab-GUI工具设计了具有通用性交互式数控机床热误差补偿的仿真系统,该系统可使热误差补偿更具有实时性、在线高效性和补偿系统操作可视化。