[发明专利]三轴数控装备的几何运动误差的检测方法

摘要

一种机械检测技术领域的三轴数控装备的几何运动误差的检测方法，利用平面光栅既可以测量三轴数控装备的直线运动误差，又可以测量圆运动误差的特点，首先分离出X导轨、Y导轨和Z导轨的直线度误差、位置误差和三根导轨之间的垂直度误差共12项误差分量，然后再分离三根导轨的9项转角误差分量。

主权项

1.一种三轴数控装备的几何运动误差的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步，以工作平台水平左右滑动的方向为y轴、水平垂直y轴的前后方向为x轴、以工作台台面中心为原点，竖直垂直x轴和y轴的方向为z轴，根据右手定则来建立XYZ直角坐标系，利用平面正交光栅测量系统对三轴数控设备进行测量处理，分别得到三轴数控装备XOY平面、YOZ平面和XOZ平面的直线轨迹运动误差数据s_XY(x)和s_XY(y)、s_YZ(y)和s_YZ(z)、s_YZ(y)和s_XZ(z)，以及绕XOY平面、YOZ平面和绕XOZ平面内原点的圆轨迹运动误差数据E_XOY、E_YOZ、E_XOZ，其中：s_XY(x)和s_XY(y)分别指XOY平面内沿着X方向和Y方向的直线轨迹运动误差数据；s_YZ(y)和s_YZ(z)分别指YOZ平面内沿着Y方向和Z方向的直线轨迹运动误差数据；s_XZ(x)和s_XZ(z)分别指XOZ平面内沿着X方向和Z方向的直线轨迹运动误差数据；E_XOY、E_YOZ、E_XOZ分别指XOY平面、YOZ平面、XOZ平面内以一定半径R作平面圆轨迹运动时所得实际圆轨迹点坐标和理论圆轨迹点坐标之间的径向误差坐标矢量数据；第二步，通过直线轨迹运动误差数据辨识方法对原点的圆轨迹运动误差数据E_XOY、E_YOZ、E_XOZ进行辨识，分别得到三轴数控设备X轴的位置误差δ_xX，Y轴的位置误差δ_yY，Z轴的位置误差δ_zZ，X轴在Y方向上的直线度误差δ_yX，Y轴在X方向上的直线度误差δ_xY，X轴在Z方向上的直线度误差δ_zX，Z轴在X方向上的直线度误差δ_xZ，Y轴在Z方向上的直线度误差δ_zY，Z轴在Y方向上的直线度误差δ_yZ，X轴与Y轴之间的垂直度误差ε_xy，Y轴与Z轴之间的垂直度误差ε_yz，和XδxX=Σn=1N(kxxn×xn)]]>轴与Z轴之间的垂直度误差ε_xz，其中：δyY=Σn=1N(kyyn×yn),]]>k_xxn、k_yyn、k_zzn分别为X轴、Y轴、δzZ=Σn=1N(kzzn×zn)]]>δyx=Σn=1N(kyxn×xn)]]>δzx=Σn=1N(kzxn×xn)]]>Z轴伸缩的第n阶分量的系数，δxy=Σn=1N(kxyn×yn)]]>δzy=Σn=1N(kzyn×yn),]]>k_yxn，k_zxn为Xδxz=Σn=1N(kxzn×zn)]]>δyz=Σn=1N(kyzn×zn)]]>导轨在Y轴和Z轴方向上直线度误差的第n阶分量的系数；k_xyn，k_zyn为Y导轨在X轴和Z轴方向上直线度误差的第n阶分量的系数；k_xzn，k_yzn为Z导轨在X轴和Y轴方向上直线度误差的第n阶分量的系数，一般n取值为3，即各项误差各自辨识前3阶误差分量的系数，b_yx为X导轨和Y导轨垂直度误差分量的系数；b_yz为Z导轨和Y导轨垂直度误差分量的系数；b_xz为X导轨和Z导轨垂直度误差分量的系数；第三步，通过圆轨迹运动误差数据辨识方法对原点的圆轨迹运动误差数据E_XOY、E_YOZ、E_XOZ进行辨识，得到X、Y、Z三个轴的9项转动性转角误差，具体分为X轴的滚转误差(亦称滚角误差)ε_X(x)、俯仰误差ε_Y(x)和偏摆误差ε_Z(x)，Y轴的滚转误差ε_Y(y)、俯仰误差ε_Z(y)和偏摆误差ε_X(y)，Z轴的滚转误差ε_z(z)、俯仰误差ε_x(z)和偏摆误差ε_Y(z)，ϵX(x)=Σn=1N(axxn×xn)]]>ϵY(x)=Σn=1N(ayxn×xn)]]>ϵZ(x)=Σn=1N(azxn×xn)]]>ϵX(y)=Σn=1N(axyn×yn)]]>ϵY(y)=Σn=1N(ayyn×yn)]]>ϵZ(y)=Σn=1N(azyn×yn),]]>a_xxn、a_yxn、a_zxnϵX(z)=Σn=1N(axzn×zn)]]>ϵY(z)=Σn=1N(ayzn×zn)]]>ϵZ(z)=Σn=1N(azzn×zn)]]>分别为X导轨的侧滚误差、俯仰误差和偏转误差的第n阶分量的系数；a_xyn、a_yyn、a_zyn分别为Y导轨的俯仰误差、侧滚误差和偏转误差的第n阶分量的系数；a_xzn、a_yzn、a_zzn分别为Z导轨的俯仰误差、偏转误差和侧滚误差的第n阶分量的系数，一般n取值为3，即各项转角误差各自辨识前3阶误差分量的系数，实现三轴数控装备的几何运动误差检测。