数控机床的几何误差旋量理论建模方法
【专利摘要】本发明公开了一种数控机床的几何误差旋量理论建模方法，包括：步骤一、对数控机床运动链分别在床身任一点建立全局坐标系R、在运动链末端参考点建立瞬时参考坐标系R′、在各个运动副上建立连体坐标系Ri；建立包含位置独立几何误差、非位置独立几何误差的机床运动链几何误差模型；步骤二、利用步骤一所述机床运动链几何误差建模方法，得到整机几何误差映射模型；步骤三、利用受约束刚体的变分空间、力空间及其子空间的性质，对影响整机末端可补偿与不可补偿自由度的几何误差进行分离，分别得到整机可补偿自由度与不可补偿自由度误差映射模型。本发明不仅为误差补偿提供了数学模型，而且为误差预防和机床精度匹配设计提供了重要的指导性理论依据。
【专利说明】数控机床的几何误差旋量理论建模方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及数控机床【技术领域】，特别是涉及一种数控机床几何误差通用数学模型的建模方法。
【背景技术】
[0002]数控机床加工精度的方法主要有两种:一种是误差预防，一种是误差补偿。误差建模是误差补偿的关键。齐次坐标变换矩阵的方法是最常用的建模工具，但这种建模方法无法直接得到机床六维位姿误差的统一显示表达。理论上，对于三轴、四轴和五轴数控机床，仅有与给定自由度对应的机床位姿误差才能够通过误差辨识得到补偿。因此，所建立的误差模型必须能够有效分离出影响机床可补偿与不可补偿位姿误差的几何误差源。
【发明内容】
[0003]为了克服现有技术存在的问题，本发明提供了针对以上不足，提出了一种数控机床的几何误差旋量理论建模方法，运用旋量理论与多体运动学理论相结合的方法完整的描述了机床的位置与姿态误差，并在此基础上利用受约束刚体的变分空间、力空间及其子空间的性质，将影响机床末端可补偿与不可补偿自由度误差的几何误差源进行有效分离。
[0004]本发明提出了一种数控机床的几何误差旋量理论建模方法，该方法包括以下步骤:
[0005]步骤一、对数控机床运动链分别在床身任一点建立全局坐标系R、在运动链末端参考点建立瞬时参考坐标系R'、在各个运动副上建立连体坐标系Ri ;建立包含位置独立几何误差、非位置独立几何误差的机床运动链几何误差模型。其中:
[0006]位置独立几何误差，表示为:
【权利要求】
1.一种数控机床的几何误差旋量理论建模方法，其特征在于，该方法包括以下步骤: 步骤一、对数控机床运动链分别在床身任一点建立全局坐标系R、在运动链末端参考点建立瞬时参考坐标系R'、在各个运动副上建立连体坐标系Ri ;建立包含位置独立几何误差、非位置独立几何误差的机床运动链几何误差模型。其中: 位置独立几何误差，表示为:
【文档编号】G05B19/404GK103616851SQ201310653738
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2013年12月4日 优先权日:2013年12月4日
【发明者】田文杰, 潘琪, 张大卫, 常文芬, 聂应新, 郭龙真 申请人:天津大学