[发明专利]镜像铣削系统的五轴结构误差测量方法、系统及装置

权利要求书

1.一种镜像铣削系统的五轴结构误差测量方法，其特征在于，包括：

构建几何模型步骤，基于多体系统运动学理论，建立镜像铣削加工区的刀具中心点P₀和支撑头的支撑中心点P₁在运动过程中的空间定位误差的几何模型；

采集位姿数据步骤，通过镜像铣削系统加工头上的位移测量装置，在预定的测量路径下采集所述刀具中心点P₀和支撑头的支撑中心点P₁的位姿数据，所述位姿数据为位置和姿态数据；

计算动态误差步骤，将采集到的所述P₀和P₁的位姿数据进行计算处理，获得所述镜像铣削系统的五轴结构运动误差的特征值；

数据反馈调节步骤，基于所述五轴结构运动误差的特征值，将所述五轴结构的误差补偿数据反馈至所述镜像铣削系统的控制系统，所述控制系统控制调节所述五轴结构按照所述误差补偿数据运行，使所述支撑头跟随所述加工头同步运动。

2.根据权利要求1所述的镜像铣削系统的五轴结构误差测量方法，其特征在于，所述构建几何模型步骤的方法包括：

基于镜像铣削系统的多体系统的机械结构关联关系、运动学关系和动力学关系的特征，以所述镜像铣削系统为原型，构建包括加工刀具、支撑头结构、五轴结构的镜像铣削系统的三维数学模型；

在所述镜像铣削系统的三维数学模型的基础上，建立起关于所述刀具中心点P₀和支撑头的支撑中心点P₁在运动过程中的空间定位误差的几何模型，能够获得理想状态下的P₀和P₁的理论位姿的数据参数。

3.根据权利要求2所述的镜像铣削系统的五轴结构误差测量方法，其特征在于，所述采集位姿数据步骤的方法包括：

将位移测量装置安装在所述镜像铣削系统的加工头上，所述位移测量装置上安装有X向、Y向、Z向三个方向上的传感器；

通过所述位移测量装置上的X向、Y向、Z向传感器采集所述刀具中心点P₀和支撑头的支撑中心点P₁的实际位姿数据，获得所述五轴结构在X向、Y向、Z向的三坐标方向的位姿分量数据。

4.根据权利要求3所述的镜像铣削系统的五轴结构误差测量方法，其特征在于，所述采集位姿数据步骤的方法还包括：

第一种情况，固定其中一个摆角坐标，旋转另一个摆角，通过所述位移测量装置上的传感器采集所述P₀和P₁的实际位姿数据，获得第一种情况下的所述五轴结构在X向、Y向、Z向的三坐标方向的位姿分量数据；

第二种情况，固定另一个摆角，用与第一情况相同的方法采集位姿数据，并获得第二种情况下的所述五轴结构在三坐标方向的位姿分量数据。

5.根据权利要求3所述的镜像铣削系统的五轴结构误差测量方法，其特征在于，所述计算获得误差步骤的方法包括：

基于所述镜像铣削系统的三维数学模型，在所述三维数学模型的坐标系下，建立所述刀具中心点P₀和支撑头的支撑中心点P₁在运动过程中的空间定位误差的几何模型；

在所述几何模型中，构建关于支撑头的实际支撑点与理论支撑点的误差向量的计算式；

构建关于所述五轴结构运动误差向量与所述支撑头的误差向量的计算关系式，或者构建关于所述五轴结构运动误差向量与所述X向、Y向、Z向传感器采集的三个方向数据的关系；

基于采集到的所述P₀和P₁的实时位姿数据代入所述支撑头的误差向量的计算式，获得所述支撑头在X向、Y向、Z向三个方向的误差向量；

基于所述支撑头在X向、Y向、Z向三个方向的误差向量，代入所述五轴结构运动误差向量与所述支撑头的误差向量的计算关系式，获得所述五轴结构在X向、Y向、Z向三个方向上的误差向量。