专利名称：数控机床转台运动误差的快速检测方法
技术领域：
本发明涉及激光精密测量技术，特别涉及一种应用激光跟踪仪快速检测数控机床转台运动误差的方法。
背景技术：
数控机床的加工精度是衡量机床特性的重要指标之一，如何提高数控机床的加工精度已成为国内外学者研究的热点问题之一。快速、准确检测出机床的各项误差并进行误差补偿已成为提高机床加工精度的重要途径之一。目前，机床平动轴误差检测方法有很多；而转台误差检测方法相对较少，也是目前机床检测的难点问题。采用自准直仪和多面体只能对转台的定位误差进行评定，而对其他各项误差无法测量。利用激光干涉仪和英国 Renishaw公司的RXlO回转精度测量仪以及其他辅助测量工具，可对转台的各项误差进行测量，但检测周期较长；利用球杆仪测量时，需要机床多轴联动，并需要球杆仪在不同模式下进行测量，测量过程较为复杂。综上，由于转台的运动精度直接影响着多轴数控机床的整体加工精度，有必要提出一种能够快速、准确检测出转台精度的新方法，为提高多轴数控机床加工精度奠定坚实的基础。
发明内容
为了克服目前现有检测方法不能够满足转台精度快速、高精度的检测要求，本发明的目的是提供一种应用激光跟踪仪快速精确检测数控机床转台运动误差的方法。为了达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的一种数控机床转台运动误差的快速检测方法，包括下述步骤第一步，测量将目标靶镜“猫眼”安装在刀具附近，并把猫眼的中心位置定义为基站位置，通过控制刀具的运动来改变基站的位置；激光跟踪仪安装在转台上，并跟随转台一起转动，并将激光跟踪仪跟踪转镜的中心定义为测量点；在每个基站位置测量时，控制转台每转过一定角度，转台停止运动，并记下当前位置激光跟踪仪的测距数据，当转台转过360°时，第一个基站位置测量结束，通过控制刀具的运动，将猫眼移动到第二个基站位置，再次对转台运动进行测量，直至在所有基站位置都完成了对转台运动的测量，上述测量过程称为第一次测量；当第一次测量结束后，将激光跟踪仪移动到转台上的另一个位置，并重复第一次测量过程；为了分离出转台的各项误差，应该对转台运动至少进行三次测量，并且每次测量时，激光跟踪仪在转台上的初始位置都是不同的；第二步，数据处理利用已知的多个基站位置，和测量得到的测量点到不同基站的距离，确定出转台运动过程中各测量点的空间坐标；通过得到的各测量点处转台的运动误差，建立不同次测量时，转台转过相同角度各测量点的运动误差方程，通过对方程求解从而辨识出对应位置处转台的各项误差。具体步骤为1)测量点空间坐标标定测量时，基站位置的变换是通过刀具的运动来实现的，利用刀具运动时的坐标关
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定出转台运动过程中各测量点的坐标，基站数N > 3 ；同时，转台中心在机床坐标系的坐标为0(px，py, pz)，当转台未转动时，初始测量点坐标为A。(x。，y0,、)，根据初始测量点到各基站的距离公式得到关于&、％、、的非线性方程组，将其线性化，通过最小二乘原理及极值原理推导，可得
权利要求
1. 一种数控机床转台运动误差的快速检测方法，其特征在于，包括下述步骤第一步，测量将目标靶镜“猫眼”安装在刀具附近，并把猫眼的中心位置定义为基站位置，通过控制刀具的运动来改变基站的位置；激光跟踪仪安装在转台上，并跟随转台一起转动，并将激光跟踪仪跟踪转镜的中心定义为测量点；在每个基站位置测量时，控制转台每转过一定角度， 转台停止运动，并记下当前位置激光跟踪仪的测距数据，当转台转过360°时，第一个基站位置测量结束，通过控制刀具的运动，将猫眼移动到第二个基站位置，再次对转台运动进行测量，直至在所有基站位置都完成了对转台运动的测量，上述测量过程称为第一次测量；当第一次测量结束后，将激光跟踪仪移动到转台上的另一个位置，并重复第一次测量过程；为了分离出转台的各项误差，应该对转台运动至少进行三次测量，并且每次测量时，激光跟踪仪在转台上的初始位置都是不同的；第二步，数据处理利用已知的多个基站位置，和测量得到的测量点到不同基站的距离，确定出转台运动过程中各测量点的空间坐标；通过得到的各测量点处转台的运动误差，建立不同次测量时， 转台转过相同角度各测量点的运动误差方程，通过对方程求解从而辨识出对应位置处转台的各项误差。具体步骤为1)测量点空间坐标标定测量时，基站位置的变换是通过刀具的运动来实现的，利用刀具运动时的坐标关系，可直接确定出各基站在机床坐标系下的坐标PjUpj,ypj^pj)，j = 1、2........为了确定出转台运动过程中各测量点的坐标，基站数N > 3 ；同时，转台中心在机床坐标系的坐标为0(Px， Py, Pz)，当转台未转动时，初始测量点坐标为Atl ( ，y0,、)，根据初始测量点到各基站的距离公式得到关于X(1、y0> z0的非线性方程组，将其线性化，通过最小二乘原理及极值原理推导， 可得
2.如权利要求1所述的一种数控机床转台运动误差的快速检测方法，其特征在于，所述的基站至少设置三个。
3.如权利要求1所述的一种数控机床转台运动误差的快速检测方法，其特征在于，对转台运动进行测量，控制转台每转过一定角度设置一个测量点，测量过程中，测量点数> 20。
全文摘要
本发明公开了一种数控机床转台运动误差的快速检测方法，测量时，将目标靶镜“猫眼”安装在刀具附近，并把猫眼的中心位置定义为基站位置。激光跟踪仪安装在转台上，并跟随转台一起转动。该方法通过在不同基站位置对转台运动进行测量，利用测量得到的各测量点到不同基站的距离，确定出转台运动过程中各测量点的空间坐标。通过得到的各测量点处转台的运动误差，建立转台转过相同角度时各测量点的运动误差方程，通过对方程求解从而辨识出对应位置处转台的各项误差。该方法具有快速、精度高等优点，适合数控机床转台运动误差的检测。
文档编号B23Q17/00GK102430959SQ201110304580
公开日2012年5月2日 申请日期2011年10月10日 优先权日2011年10月10日
发明者万鹏, 李北战, 王金栋, 邓玉芬, 郭俊杰 申请人:西安交通大学