[发明专利]一种基于D-H表示法的可重构机床运动学误差模型建立方法

说明书

本发明公开了一种基于D‑H表示法的可重构机床运动学误差模型建立方法，该方法首先建立微型可重构机床模型，然后在微型可重构机床运动模块的局部坐标系基础上，利用齐次坐标变换矩阵分析空间运动坐标系，得到微型可重构机床的运动误差模型。得到运动误差模型的过程包括：确定机床结构形式；定义机床的工件链和刀具链，建立坐标系描述各运动副之间的关系；相邻坐标系之间关系的变化使用齐次坐标矩阵变换表达；将刀心点在刀具坐标系下的坐标转化为在工件坐标系下的坐标；将相对运动误差加入刀具链和工件链的运动学模型中，形成微型可重构机床的误差模型。本发明利用D‑H法对微型可重构机床进行运动学建模，求得可重构机床的运动误差模型。

技术领域

本发明涉及机构运动学建模，特别涉及一种微型可重构机床的运动误差模型建立方法。

背景技术

近年来，微小型制造技术作为先进制造技术的重要发展放方向，广泛应用于工业，生物，军事等领域。随着微小型制造技术的迅速发展，市场对微小型零件的需求日益增加，而零件批量的增加，零件材料的多样以及加工精度的提高对微小型加工设备提出了更高的要求。在此背景下，一种快速组装、拆卸、连接方式简单的微型可重构机床。在对微型可重构机床进行设计时，相应的机床构型下加工工件精度问题需要首先得到保证，需要对其进行运动误差进行建模和分析。

现阶段一般采用旋量理论进行机床运动分析建模，但该方法中间推导过程复杂，物理意义不明确，编程实现比较难。多轴机床的运动学建模比较复杂，需要寻求高效、准确、易于理解的建模方法。

Denavit-Hartenberg(D-H)表示法被提出以来，该方法已逐渐成为表示机器人和对机器人运动进行建模的标准方法。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于D-H表示法的可重构机床运动学误差模型建立方法，利用D-H法对微型可重构机床进行运动学建模，求得可重构机床的运动误差模型。

一种基于D-H表示法的可重构机床运动学误差模型建立方法，该方法包括以下步骤：

第一步：建立微型可重构机床模型；

第二步：在微型可重构机床运动模块的局部坐标系基础上，利用齐次坐标变换矩阵分析空间运动坐标系，得到微型可重构机床的运动误差模型。

进一步地，所述第一步中微型可重构机床模型建立包括以下步骤：

步骤一、根据待加工零件的特征信息，分析出所需要的运动功能；

步骤二、将运动功能进行合并后对功能模块进行组装；

步骤三、将功能模块划分为可重用模块、不可重用模块和添加模块；

步骤四、根据加工信息的改变，通过模块的添加、去除或加工位置的改变进行机床的重构，建立微型可重构机床模型。

进一步地，所述第二步中得到微型可重构机床的运动误差模型的过程具体包括以下步骤：

步骤一、分析微型可重构机床组成模块的连接形式，确定机床结构形式；

步骤二、定义微型可重构机床的运动链，运动链分为从工件到基坐标系的运动链，从刀具到基坐标系的运动链，建立坐标系描述各运动副之间的关系；

步骤三、D-H法的应用，相邻坐标系之间关系的变化使用齐次坐标矩阵变换表达，运动链的运动变换表达式可表示成式(1)和式(2)；