[发明专利]一种大型龙门五面加工中心的几何误差快速辨识方法

说明书

本发明公开了一种大型龙门五面加工中心的几何误差快速辨识方法，先建立机床的几何误差模型，采用球杆仪对机床进行测量分析，将球杆仪的测量数据代入几何误差模型中，得到多项几何误差参数的超定方程组；对超定方程组进行求解，得到各项几何误差值；其特征在于，先采用模拟退火粒子群算法得到群体最优解，再将群体最优解作为LM算法的初值对上述超定方程组进行仿真求解。本发明具有鲁棒性好，群体搜索能力强，求解速度快，稳定性较好，能够避免陷入局部最小值等优点。

技术领域

本发明涉及机床几何误差辨识技术领域，特别的涉及一种大型龙门五面加工中心的几何误差快速辨识方法。

背景技术

数控机床是制造业的工作母机，其发展水平代表国家的制造业水平，数控机床飞速向高精度、智能化方向发展。大量研究显示：机床几何误差和热误差对机床精度影响高达70％，其中几何误差占35％-70％。因此，国内外专家学者对数控机床几何误差建模、误差辨识和误差补偿进行了大量的研究，取得了显著的成果。数控机床几何误差辨识分为单项几何误差直接测量法和综合几何误差辨识法。单项几何误差直接测量法就是直接利用测量仪器检测出机床各项几何误差，但其效率低、精度差且难以实现自动测量；综合几何误差辨识法是通过对机床一定工作范围进行测量，运用机床数学模型对测量点综合误差进行辨识，综合几何误差辨识法一般有光栅阵列法，一维球列法，圆测法，激光干涉仪的9线法、12线法等，圆测法较能全面评估机床误差。圆测法中最典型的就是球杆仪，其具有测量方法简单、精度高与测量速度快等优点。

基于球杆仪测量的几何误差辨识关键在于超定方程组的准确快速求解，现有的求解球杆仪超定方程组常用的是单纯性粒子群算法，该算法能有效求解出方程组的解，但此算法极易陷入局部最优解以及求解速度慢。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种鲁棒性好，群体搜索能力强，求解速度快，稳定性较好，能够避免陷入局部最小值的大型龙门五面加工中心的几何误差快速辨识方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种大型龙门五面加工中心的几何误差快速辨识方法，先建立机床的几何误差模型，采用球杆仪对机床进行测量分析，将球杆仪的测量数据代入几何误差模型中，得到多项几何误差参数的超定方程组；对超定方程组进行求解，得到各项几何误差值；其特征在于，先采用模拟退火粒子群算法得到群体最优解，再将群体最优解作为LM算法的初值对上述超定方程组进行仿真求解。

进一步的，在对超定方程组进行求解时，具体采用如下步骤：

S1、随机初始化种群中各微粒的位置和速度；

S2、评价每个微粒的适应度值，将当前各微粒的位置和适应度值存储在各微粒的Pi中，将所有的Pbest中适应值最优的个体的位置和适应度值存储于Pg中；

S3、确定初始温度；

S4、由下式确定当前温度下各Pi的适配值：

S5、利用轮盘赌策略从所有Pi中确定一个全局的最优代替值Pg，再由下式来更新各个微粒的速度与位置：

x_ij(t+1)＝x_ij(t)+V_ij(t+1)

S6、计算各个微粒的目标值，更新各微粒的Pi值及群体的Pg值；

S7、计算退温操作；

S8、根据预先设定的运算精度或程序迭代次数，判断迭代是否达到终止条件，若满足终止条件，停止搜索输出结果，并进行后续步骤，否则重复步骤S4～S8；

S9、将上述的群体最优解Pg作为LM算法的初值；