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基于分步体对角线法的数控机床空间误差补偿

航空制造技术 2023年第23期66卷 79-85页

作者：韩伟崔益铭刘阔陈玉峰陈虎王永青大连理工大学精密与特种加工教育部重点实验室大连116024 科德数控股份有限公司大连116600

空间误差的测量与补偿是提升机床加工精度的重要手段。本文采用一种基于激光多普勒位移测量仪的分步体对角线法测量辨识了机床的几何误差元素。然后,基于齐次坐标变换理论,建立了立式加工中心的空间误差模型,并采用离线修改G代码的方式... 详细信息

空间误差的测量与补偿是提升机床加工精度的重要手段。本文采用一种基于激光多普勒位移测量仪的分步体对角线法测量辨识了机床的几何误差元素。然后,基于齐次坐标变换理论,建立了立式加工中心的空间误差模型,并采用离线修改G代码的方式实施了机床空间误差补偿。与激光干涉仪多线法相比,分步体对角线法更加简便快捷,通过4次测试快速获得12项关键几何误差元素。误差测试与补偿试验结果表明,加工中心的整体精度水平有了大幅度提高,体对角线误差降低为原来的32.5%。

关键词：空间误差分步体对角线法误差补偿误差辨识齐次坐标变换矩阵

基于两路激光实时跟踪的机床刀具位姿误差测量

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激光与光电子学进展 2017年第12期54卷 231-239页

作者：殷建铜陵学院机械工程学院光电子应用安徽省工程技术研究中心安徽铜陵244061

在动态状况下,实时获取机床刀具的位姿误差是提高机床精度的关键因素之一。机床多轴联动时,利用两路激光实时跟踪测量主轴测量杆上两测点的空间运动轨迹,得到两测点三维数据,并拟合出两个空间圆,用两圆的圆心连线来计算刀具的方向和位... 详细信息

在动态状况下,实时获取机床刀具的位姿误差是提高机床精度的关键因素之一。机床多轴联动时,利用两路激光实时跟踪测量主轴测量杆上两测点的空间运动轨迹,得到两测点三维数据,并拟合出两个空间圆,用两圆的圆心连线来计算刀具的方向和位置误差。机床加工时,变化的工艺参数引起的动态运动误差和热误差变化会造成沿Z轴方向运动的滑枕误差实时变化,变化的滑枕误差会影响刀具的最终位置方向。通过自适应卡尔曼滤波预测算法对滑枕误差值进行预测-测量-修正,将计算得到的误差最优估计值替换误差补偿模型中原有的误差参数,进而对刀具位姿进行误差修正。最后,对圆锥台试件以及一个S型工件进行有误差修正补偿和未补偿加工,由测得工件的精度对比可知,采用的刀具位姿误差实时测量方法及自适应修正补偿可更加有效地提高五轴机床的加工精度。

关键词：测量位姿误差循圆辨识齐次坐标变换矩阵激光跟踪仪

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五轴机床通用运动学模型的设计

小型微型计算机系统 2010年第10期31卷 1965-1969页

作者：郑飂默林浒卜霄菲刘明烈中国科学院研究生院北京100039 中国科学院沈阳计算技术研究所辽宁沈阳110171

在分析三种典型的五轴机床结构的基础上,运用机构学理论建立一种通用的五轴机床机构学模型,该模型拥有3个平移自由度和4个旋转自由度,同时在工件端和主轴端分别有两个旋转自由度.利用齐次变换矩阵和正向、逆向运动学相结合的方法对模型... 详细信息

在分析三种典型的五轴机床结构的基础上,运用机构学理论建立一种通用的五轴机床机构学模型,该模型拥有3个平移自由度和4个旋转自由度,同时在工件端和主轴端分别有两个旋转自由度.利用齐次变换矩阵和正向、逆向运动学相结合的方法对模型进行分析,得到五轴NC数据完整的表达式,实现了各种类型的五轴机床NC数据的通用表达,不仅可以将任意坐标系下的刀位数据转换为NC数据,同时实现了任意结构五轴机床之间NC数据的相互转换.该模型的建立不仅使数控系统具备了空间坐标变换的能力,还为开发具有五轴加工功能的高档数控系统打下了统一的空间运动学基础.

关键词：五轴齐次坐标变换矩阵运动学模型数控编程

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CA摆头五轴机床校验与优化

计算机工程与设计 2013年第6期34卷 2195-2199页

作者：李滨林浒刘峰郑飂默中国科学院研究生院北京100039 中国科学院沈阳计算技术研究所辽宁沈阳110168

在充分分析摆头类五轴机床结构特性以及机床运动学误差的基础上,针对机床两旋转轴的旋转中心位置及其方向偏离本来的位置和方向,及主轴旋转中心位置存在偏离的情况,建立了一种CA摆头五轴机床运动学模型。结合特定机床运动及运动学相关理... 详细信息

在充分分析摆头类五轴机床结构特性以及机床运动学误差的基础上,针对机床两旋转轴的旋转中心位置及其方向偏离本来的位置和方向,及主轴旋转中心位置存在偏离的情况,建立了一种CA摆头五轴机床运动学模型。结合特定机床运动及运动学相关理论,提出了一种CA摆头误差校验及自动测量和补偿优化算法,并开发了一种CA摆头五轴机床运动学误差测量系统,根据测量值对机床进行优化,实现并验证了算法的正确性。

关键词：五轴加工齐次坐标变换矩阵运动学误差运动学模型 CA摆头

跨座式单轨转向架试验台走行轮试验系统位姿解算研究

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跨座式单轨转向架试验台走行轮试验系统位姿解算研究

作者：隋艳霞吉林大学

学位级别：硕士

随着城市人口的增加,交通状况变得极为拥挤,给居民的生活和出行带来了极大的不便,现阶段我国多采用的是地铁轨道交通,通过在地下建设专用轨道,既节省了路面空间,又避免了交通拥堵,它具有快速、稳定、便捷、环保等优点,从而快速成为最受... 详细信息

随着城市人口的增加,交通状况变得极为拥挤,给居民的生活和出行带来了极大的不便,现阶段我国多采用的是地铁轨道交通,通过在地下建设专用轨道,既节省了路面空间,又避免了交通拥堵,它具有快速、稳定、便捷、环保等优点,从而快速成为最受欢迎的出行方式。但是在长期的发展过程中发现,地铁轨道交通在带给我们便利的同时,也存在着造价高、噪声大、潜在地质灾害等缺陷。此时,单轨交通系统以其工期短、造价较低、噪声小等优点快速得到大家的广泛认可。与传统双轨车辆一样,转向架是单轨车辆的重要组成部分,其性能好坏直接影响着行车安全,因此吉林大学汽车运输工程研究所设计了单轨车辆转向架试验台,可以对单轨车辆的转向架进行各种性能试验,保证其行车安全。以跨座式单轨车转向架试验台为研究对象,对其走行轮试验系统进行位姿解算分析。首先,查阅相关文献,简要介绍单轨车辆和转向架试验台的研究现状,确定利用齐次坐标变换矩阵对走行轮试验系统进行位姿解算;其次,详细介绍单轨车辆转向架试验台(尤其是走行轮试验系统)的机械结构组成和工作原理,为位姿解算研究奠定理论基础。本论文主要包括以下几个部分:(1)查阅国内外相关文献,介绍了单轨车辆以及单轨车辆转向架试验台的国内外研究现状。(2)对走行轮试验系统的作动器进行编号,以方便区分驱动走行轮试验系统的5个作动器;同时,为走行轮试验系统建立合适的坐标系(包括一个全局坐标系和两个局部坐标系),确定出走行轮试验系统关键连接点的坐标向量。其次,根据已确定出来的坐标向量,利用齐次坐标变换矩阵和机械结构的相互运动关系,建立走行轮试验系统位姿解算的数学模型,其中,1、2号作动器采用直接连接方式,3、4、5号作动器采用间接连接方式,所以需要建立不同的数学模型;根据建立的数学模型,利用Matlab软件,编写位姿解算程序。(3)依据轨道梁的建造参数,给定走行轮试验系统中运动平台的预期位姿(包括单自由度位姿和多自由度位姿),通过位姿解算程序求解,得到5个作动器的实时伸缩量,最后经过数据处理,得到更加直观的作动器实时伸缩量曲线。(4)利用Solidworks建立走行轮试验系统的机械结构简化模型并导入到Adams软件中,经过设置材料属性、添加运动副和施加位移载荷,最终进行仿真验证。将测量得到的5个作动器的实时伸缩量与通过位姿解算程序求得的实时伸缩量进行对比,二者结果完全一致,说明本论文的位姿解算研究是完全正确的。

关键词：单轨车辆位姿解算转向架试验台齐次坐标变换矩阵仿真验证

PUMA560型机器人逆运动学问题的解析解

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哈尔滨科学技术大学学报 1994年第4期18卷 6-10页

作者：尤波张永军毕克新哈尔滨科学技术大学

利用ＰＵＭＡ５６０型机器人的齐次坐标变换矩阵，推导了其逆运动学问题的解析解，与常用的其它方法相比，该方法简单、明了、计算速度快，对ＰＵＭＡ５６０型机器人的运动规划具有实用价值。

关键词： PUMA560型机器人逆运动学解析解齐次坐标变换矩阵运动学