一种数控机床单轴几何角运动误差分离方法
【专利摘要】一种数控机床单轴几何角运动误差分离方法，通过测量运动轴三个固定的坐标,求取单轴的法向量,再通过与初始基准法向量之间的对比求解出单轴的几何角运动误差，整个求解过程中只需解析几何知识便可完成，算法简单可靠，与单项几何误差测量法相比效率大大提高，与综合几何误差测量法相比，分离算法非常简单。
【专利说明】一种数控机床单轴几何角运动误差分离方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及数控机床误差检测【技术领域】，特别涉及一种数控机床单轴几何角运动误差分离方法。
【背景技术】
[0002]空间物体有六个自由度，分别为X、Y、Z方向的直线运动自由度和绕Χ、Υ、Ζ三轴的旋转自由度。那么，数控机床单轴几何误差也就包含六项，分别为X、Y、Z方向的三项直线度误差和俯仰角、偏摆角和俯仰角三项角运动误差。对于几何误差，通常有单项几何误差测量法和综合误差测量法两种。单项几何误差测量法即针对六项误差中的某一项误差进行测量，这种方法简单，针对性强，但是对于每一项误差往往采用不同的测量设备，要完成单轴的六项几何误差检测往往耗时很长，效率低下。综合误差测量法对单轴整体误差进行检测，然后采用误差分离算法分离出六项误差。这种方法的优点是操作简单，但是误差分离算法往往比较复杂。
【发明内容】
[0003]为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种数控机床单轴几何角运动误差分离方法，可以有效快速分离出三项角运动误差中的任意两项。
[0004]为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案:
[0005]一种数控机床单轴几何角运动误差分离方法，包括以下步骤:
[0006]I)测量之前，在数控机床单轴上找任意三个固定点Α、B、C，确定其空间坐标，并求取由这三点所确定平面的空间法向量，定义为基准法向量N ；
[0007]2)测量时，机床单轴运动一段距离后开始第一次采样，三个固定点运动至ApB1X1位置，确定其空间坐标，并求取由这三点所确定平面的空间法向量，定义为后续法向量N1 ；
[0008]3)求解其中两项角运动误差，包含以下两个分步:
[0009]第一步:将后续法向量N1所在斜平面绕Z轴逆时针旋转，直至斜平面与基准法向量N重合，旋转角α即为第一个角运动误差；
[0010]第二步:后续法向量N1经过旋转后变为法向量N/，将法向量N/所在的斜平面绕X轴顺时针旋转直至与基准法向量N重合，旋转角β即为第二个角运动误差；
[0011]4)对所有后续采样位置重复步骤2)至步骤3)，得到整个单轴的所有位置两项角运动误差的分布。
[0012]本发明的有益效果体现在:
[0013]本发明通过测量运动轴三个固定的坐标，求取单轴的法向量，再通过与初始基准法向量之间的对比求解出单轴的三项角运动误差。整个求解过程中只需解析几何知识便可完成，算法简单可靠。与单项几何误差测量法相比效率大大提高，与综合几何误差测量法相t匕，分离算法非常简单。【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为单轴几何角运动误差分离原理图。
[0015]图2为法向量在各三维面投影图。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0017]一种数控机床单轴几何角运动误差分离方法，包括以下步骤:
[0018]I)测量之前，在数控机床单轴上找任意三个固定点A、B、C，确定其空间坐标，并求取由这三点所确定平面的空间法向量，定义为基准法向量N=(a，b，(3)，其中&，13，(3分别为法向量N的X，Y, Z坐标值；
[0019]2)测量时，机床运动轴运动一段距离后开始第一次采样，三个固定点运动至ApB1^ C1，确定其空间坐标，并求取由这三点所确定平面的空间法向量，定义为后续法向量N1Ka1, b” C1),其中B1, b” C1分别为法向量N1的X，Y, Z坐标值，
[0020]3)求解其中两项角运动误差，包含以下两个分步:
[0021]第一步:如图1所示，将后续法向量N1所在斜平面A1B1G1H1绕Z轴逆时针旋转，直至斜平面A1B1G1H1和基准法向量N所在斜平面ABGH重合，斜平面A1B1G1H1和斜平面ABGH之间的夹角α即为第一个角运动误差；
[0022]以逆时针旋转为正，可得下式:
【权利要求】
1.一种数控机床单轴几何角运动误差分离方法，其特征在于，包括以下步骤: 1)测量之前，在数控机床单轴上找任意三个固定点A、B、C，确定其空间坐标，并求取由这三点所确定平面的空间法向量，定义为基准法向量N ； 2)测量时，机床单轴运动一段距离后开始第一次采样，三个固定点运动至ApB1, C1位置，确定其空间坐标，并求取由这三点所确定平面的空间法向量，定义为后续法向量N1 ； 3)求解其中两项角运动误差，包含以下两个分步: 第一步:将后续法向量N1所在斜平面绕Z轴逆时针旋转，直至斜平面与基准法向量N重合，旋转角α即为第一个角运动误差； 第二步:后续法向量N1经过旋转后变为法向量N/，将法向量N/所在的斜平面绕X轴顺时针旋转直至与基准法向量N重合，旋转角β即为第二个角运动误差； 4)对所有后续采样位置重复步骤2)至步骤3)，得到整个单轴的所有位置两项角运动误差的分布。
【文档编号】B23Q17/00GK103745098SQ201310732821
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2013年12月24日 优先权日:2013年12月24日
【发明者】郭俊杰, 李海涛, 王金栋, 王兴, 邱娟 申请人:西安交通大学