n，i表示为第i个测量点，Ei表示第i个测量点的基本误差值，得到修正后的误 差值； (5) 对修正后的误差值建立综合误差补偿模型： 当数控机床运动到Pi(Xi,yi,Zi)点时，根据点Pi的坐标值查到运动轴运动到Xi，Yi，Zi点时对应的 9 项误差Ex(Xi)、Ey(Xi)、Ez(Xi)、Ex(yi)、Ey(yi)、Ez(yi)、Ex(Zi)、Ey(Zi)、Ez(Zi)，卵J H个轴的综合误差补偿模型分别为： X牵由；Εχ(Xi)+Εχ(y;)+Εχ(Zi)，y轴；Ey(Xi)+Ey(y;)+Ey(Zi)， z：E,(xi)+E, (Υ?)+Ε, (Zi), 如果找不到与编程坐标相对应的补偿值，则采用线性插值的方法，即找到与编程点 (X，y,Z)相近的两个补偿点（Xi,y;，Zi)和（Xw，心1，Zw)对应的9项误差值，其中Xi<x<Xw， yi<y<yw，Zi<z；<zw，补偿值为
同理可求出其它八项补偿值。 当运动轴反向运动，综合误差补偿值中的定位误差己(X)，Ey(y)，E, (Z)还需要加上反向 间隙误差，即Εχ(Χι)' =Ex(Xi)+Ri， 即得到X、Υ、Ζ方向的综合误差补偿值。 (6) 将该X、Υ、Ζ方向的综合误差补偿值加载到数控系统中，实现基于分步体对角线测 量法的空间误差补偿。
[0014] 根据本发明的误差模型计算得到9项误差，并采用均化处理的方法对其进行修 正，得到如表1所示的误差值，将修正后的误差值按照综合误差补偿模型得到如表2所示的 Χ、Υ、Ζ方向的综合误差补偿值。
[0015] 补偿后的效果如图2所示。从图2中可W看出，根据现有方法得到的误差值无法 补偿掉误差，反而出现越补越大的现象，而本根据本发明得到的误差值能很好的补偿掉机 床误差。将本发明方法得到的误差补偿表加载到机床上，可将机床精度提高到0. 02mm内。 表1
【主权项】
1. 一种基于分步体对角线测量法的空间误差补偿方法，其特征在于，包括以下步骤： (1) 测量空间对角线的运动误差，得到PPP、NPP、PNP和NNP四个测量文件，其中P表示 正向运动，N表示负向运动； (2) 建立基于分布体对角线测量法的误差模型； (3) 求解所述基于分布体对角线测量法的误差模型，得到测量初始点和中间点的误差 值； (4) 对所述测量初始点和中间点的误差值进行均化处理，得到修正后的误差值； (5) 对所述修正后的误差值建立综合误差补偿模型，得到X、Y、Z方向的综合误差补偿 值； (6) 将所述X、Y、Z方向的综合误差补偿值加载到数控系统中，实现基于分步体对角线 测量法的空间误差补偿。2. 如权利要求1所述的空间误差补偿方法，其特征在于：所述基于分布体对角线测量 法的误差模型的建立过程如下： 分别建立X、Y、Z轴运动在PPP体对角线上的误差模型其中Ei (j)表不j轴运动在i方向上广生的误差，表不i方向上的误差在体对角线 K 上的单位方向矢量，Dx, Dy和Dz表示每步的进给量，分别建立X、Y、Z轴运动在NPP体对角线上的误差模型， 由于NPP表示从X轴的负向运动到正向，因此X轴运动引起的误差Ex (X) _、Ey (X) _、 Ez (x) _ 与 Ex (x) _、Ey (x) _、Ez (x) _ 正好相反，艮Ρ :因此，X、Υ、Ζ轴在X、y、ζ方向分步运动后在体对角线NPP上产生的误差分别为：同理，分别建立X、Υ、Ζ轴运动在ΡΝΡ体对角线上的误差模型分别建立X、Y、Z轴运动在NNP体对角线上的误差模型3. 如权利要求1所述的空间误差补偿方法，其特征在于：所述对所述测量初始点和中 间点的误差值进行均化处理的方法如下： 将每个测量点的误差值看成两部分：一部分是根据误差模型得到的基本误差值，另一 部分是用于均化处理的叠加误差值，包含n-1个，即每个测量点的误差为：基本误差+n-l个 叠加误差；所述叠加误差的计算方法为：将每个测量点的误差值E均分为η份，η为测量点 数，对其它测量点的误差影响值为(n-i)/n，i表示为第i个测量点，Ei表示第i个测 量点的基本误差值。4. 如权利要求1所述的空间误差补偿方法，其特征在于：所述综合误差补偿模型建立 过程如下： 当数控机床运动到Pi (Xi, yi, zj点时，根据点Pi的坐标值查到运动轴运动到Xy y;, Zi 点时对应的 9 项误差 Ex (Xl)、Ey (Xl)、Ez (Xl)、Ex (yi)、Ey (yi)、Ez (yi)、Ex (Zl)、Ey (Zl)、Ez (Zl)，则 三个轴的综合误差补偿模型分别为： X ：ΕΧ (χ；) +EX (y；) +ΕΧ (ζ；), y ：Ey (χ；) +Ey (y；) +Ey (ζ；), ζ 车由：Εζ(Χ?)+Εζ(Υ?)+Εζ(Ζ?); 如果找不到与编程坐标相对应的补偿值，则采用线性插值的方法，即找到与编程点 (X，y, ζ)相近的两个补偿点（Xi, y;，zj和（xi+1, yi+1, zi+1)对应的9项误差值，其中Xi〈x〈xi+1, yi〈y〈yi+i，Zi〈z〈zi+1，补偿值为同理可求出其它八项补偿值； 当运动轴反向运动，综合误差补偿值中的定位误差Ex (X)、Ey (y)、EZ (z)还需要加上反向 间隙误差，即Ex(Xl)' =艮〇〇+民。
【专利摘要】本发明提供了一种基于分步体对角线测量法的空间误差补偿方法，其包括以下步骤：测量空间对角线的运动误差，得到PPP、NPP、PNP和NNP四个测量文件；建立基于分布体对角线测量法的误差模型；求解所述基于分布体对角线测量法的误差模型，得到测量初始点和中间点的误差值；对所述测量初始点和中间点的误差值进行均化处理，得到修正后的误差值；对所述修正后的误差值建立综合误差补偿模型，得到X、Y、Z方向的综合误差补偿值；将所述X、Y、Z方向的综合误差补偿值加载到数控系统中，实现基于分步体对角线测量法的空间误差补偿。本发明能得到测量初始点处的误差，精确性高，能避免误差突增或突减现象，提高了机床加工的精度。
【IPC分类】G05B19/404
【公开号】CN105278457
【申请号】CN201410352607
【发明人】虞敏, 樊留群, 赵建华, 陈航新, 沈征宇, 邹志强, 余涛, 陈灿, 万德科, 彭超, 邱明勇
【申请人】沈阳机床(集团)设计研究院有限公司上海分公司
【公开日】2016年1月27日
【申请日】2014年7月23日