20。，0。，-20。]。
[0039] 从而得到，控制点坐标为Ptl= (A，B)。
[0040] S22 :为保证样条曲线通过起始控制顶点和终止控制顶点，例如，在本实施例中其 实控制顶点坐标为（-20°，-20° )，终止控制顶点坐标为（-20°，20° )，选用三重顶点 法，生成新的控制顶点P=(A'，B')。
[0041] 其中，
，5°，10°，15°，20°，20°，20° ]所生成的新的控制顶点P= (A'，B')如图5中虚线 所示。
[0044] S23:根据公式（1)由新的控制顶点P= (A'，B')构造三次均匀B样条曲线运 动轨迹。
[0046] 其中，P为由步骤S22生成的新的控制顶点，t为三次均匀B样条曲线参数，Q(t) =(A (t)，B (t))为求得的型值点坐标。本实施方式中以AB型双摆头五轴联动数控机床为 例，设定公式（1)中参数t间距为0. 05,取值范围0~1，结合步骤S22得到的新的控制顶 点P= (A'，B')，带入公式（1)即可求得三次均匀B样条曲线型值点。生成的刀轴运动 轨迹如图5中实线所示，其曲率特性如图6所示。
[0047] S1' ：根据数控机床后置指令格式，生成五轴数控机床数控指令。所述数控机床后 置指令格式如下：
[0048] N编号A (A轴坐标值）B (B轴坐标值）F (进给速度）
[0049] 本实施例中，当设定公式（1)中参数t间距为0.05,取值范围0~1，结合步骤S22 得到的新的控制顶点P = (A'，B')，带入公式（1)得到的五轴联动运动轨迹，由五轴联动 运动轨迹生成刀轴运动轨迹的数控指令，截取部分生成的数控指令如图7所示。
[0050] S2':在主轴处安装球头测试芯棒，球心处布置X、Y、Z三个正交方向的位移传感器， 如图4所示。
[0051] S3'：开启五轴联动机床RTCP (RTCP :Rotational Tool Center Point)功能，例如， 西门子840D数控系统的RTCP功能开启指令为TRAORI。设定进给速度，输入由步骤S1'得 到的数控指令，控制摆动轴A、B轴运动，平动轴X、Y、Z轴跟随运动。在数控机床运动过程 中，由于数控机床存在误差，导致刀具刀尖点并不如理想情况下保持不动，而是存在一定的 位移，即刀尖点运动误差，误差轴的不同会导致刀尖点运动误差轨迹的不同，根据刀尖点运 动规律，得到定位精度较差的运动轴。根据本发明方法测试出的刀尖点运动误差如图8所 示，给出了刀尖点误差在XOZ平面投影图如图a所示；刀尖点误差在YOZ平面投影图如图b 所示；刀尖点误差在XOY平面投影图如图c所示；以及综合图a、b、c得到的空间坐标系下 刀尖点误差图如图d所示；刀尖点误差在X方向上的误差如图e所示；刀尖点误差在Y方向 上的误差如图f所示；刀尖点误差在Z方向上的误差如图g所示；以及综合图e、f、g得到 的空间坐标系下刀尖点误差图如图h所示，从图8所示的八幅图图中可以看出Y轴方向上 出现了较大误差，而其余方向上误差很小，则说明该五轴数控机床各个运动轴中Y轴精度 较差。
[0052] 本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发 明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。对于本领 域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的 任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。
【主权项】
1. 五轴联动运动轨迹生成方法，其特征在于，包括： 51 :确定五轴联动数控机床结构类型以及两个旋转轴行程范围； 52 :采用三重顶点三次均匀B样条曲线方法构造五轴联动运动轨迹。2. 基于权利要求1所得轨迹的精度测试方法，其特征在于，包括以下步骤： sr:根据数控机床后置指令格式，生成五轴数控机床数控指令； S2' ：在主轴处安装球头测试芯棒，在球心处布置X、Y、Z三个正交方向的位移传感器； S3':开启五轴联动机床RTCP功能，输入由步骤S1'生成的数控指令，设定进给速度，记 录运动过程中传感器检测的球心位置偏移情况，依据测量结果判定数控机床的五轴联动运 动误差。3. 根据权利要求1所述的五轴联动运动轨迹生成方法，其特征在于，所述步骤S2采用 三重顶点三次均匀B样条曲线方法构造五轴联动运动轨迹；具体包含以下分步骤： 521 :根据旋转轴行程范围确定控制顶点； 522 :采用三重顶点方法，生成新的控制顶点； 523 :根据步骤S22生成的新的控制顶点构造三次均匀B样条曲线运动轨迹。4. 根据权利要求3所述的五轴联动运动轨迹生成方法，其特征在于，所述步骤S21具体 为：根据步骤Sl中确定的两个旋转轴行程范围，获得两个旋转轴行程的取值集；根据获得 的两个旋转轴行程的取值集得到控制点坐标。5. 根据权利要求1所述的五轴联动运动轨迹生成方法，其特征在于，所述步骤S23具体 为：根据公式得到三次均匀B样条曲线运动轨迹；其中，P为由步骤S22得到的新的控制顶点，t为三次均匀B样条曲线参数，Q(t)= (A(t)，B(t))为求得的三次均匀B样条曲线型值点坐标。
【专利摘要】本发明公开一种五轴联动运动轨迹生成方法及基于该轨迹的精度测试方法，通过采用三重顶点三次均匀B样条曲线方法，得到五轴联动运动轨迹，并通过记录运动过程中传感器检测的位移偏移情况，从而得到测量结果，根据测量结果判定数控机床的五轴联动运动误差，达到全面检测机床多轴联动精度，解决ISO测试标准轨迹测试中曲率缺少变化，结果难以反映复杂曲面加工要求的问题，通过测试结果可以指导机床的调整工作，从而达到提高机床联动精度和加工质量的目的。
【IPC分类】B23Q17/22, B23Q15/013
【公开号】CN104959872
【申请号】CN201510306971
【发明人】姜忠, 王伟, 陶文坚, 庄文浩
【申请人】电子科技大学
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年6月5日