PDF《6- TPS 并联平台型数控铣床结构参数的标定方法》

3 自由 度虎克铰在上平台坐标系OM X M YM ZM 中的坐标为 (xA i, yA i, zA i) (i= 1, 2, …, 6) , 杆长参数为 li (i= 1, 2, …, 6) , 工作台表面在上平台坐标系中的倾斜姿 态角度参数为(Α , Β) , 上平台坐标系原点到工作台 表面的高度参数(即上平台的厚度参数) 为h, 铣床 刀头点在基座坐标系中的坐标为 (x t, y t, z t) , 刀具 相对于该系的姿态参数为 (Α t, Βt) , 共有

50 个结构 参数. 在文献[10 ]中, 对并联机床的结构参数进行标 定时, 构建各种误差模型, 引入所有的误差源. 对于 62TPS 并联平台型铣床来说, 误差模型引入所有的 误差源, 存在以下问题: (1) 各参数精确度不同;

(2) 并联机构的铰点位置参数同刀具的位姿参 数、 工作台的厚度参数、 夹刀点的高度参数之间存 在耦合;

(3) 工作台面的倾斜角度参数同刀具轴线的倾 斜角度参数存在耦合;

(4) 参数的确定需要考虑多个坐标系. 由于这些问题的存在, 本文采用了加权分类隔 离的标定方法, 具体方法如下: (1) 首先降低耦合性, 将这些参数分类隔离成5 类, 依次分为: 工作台面的水平度参数;

工作台的厚 度参数及刀具水平位置参数;

刀头点的高度参数;

并联机构的结构参数;

刀具轴线方向的倾斜角度参 数. (2) 分离后, 对各类参数给以不同的权值(1 或0):

1 表示该类参数存在误差, 需要修正;

0 表示该 类参数不存在误差, 暂定为真实值, 不对标定结果 产生影响. (3) 分别设定并联机构结构参数的权值为0, 刀 具的位姿参数权值为1, 控制工作台作程序化运动, 标定出刀具的位姿参数, 然后互换其权值, 借助刀 具的位姿参数标定并联机构的结构参数, 经过数轮 标定即可完成铣床各类参数的确定. 限于篇幅, 本文主要介绍工作台的厚度参数、 刀 具位置参数, 及并联机构的铰点位置参数的标定工 作.其他各类参数的标定方法可见参考文献[11 ].

2 工作台厚度参数和刀具水平位置 参数标定 工件的装夹定位, 需要知道工作台的厚度参数 h.若该参数不精确, 将会导致加工点的坐标整体 上下平移, 而且带姿态加工时, 会引入不确定的误 差. 利用三点定面的方法可以求出工作台面的法 线矢量, 进而获取工作台面的倾斜角度参数 (Α , Β) [11 ] , 利用修正后的结构参数刷新数控系统, 使工 作台面能够处于精确水平状态, 继而进行厚度参数 和刀具水平位置参数的标定. 在工作台面上加工一 个辅助工艺孔, 如图3 (a) 所示.通过手控模块控制 测头在工艺孔内腔壁, 等高度依次相对平动3 个位 置, 使测头与工艺孔内壁接触, 触发并计算出上平 台 坐标系原点在基座坐标系中的位置A ′ 1,A ′ 2,A ′ 3. 测头中心到工艺孔中心的距离恒定为 d = R - r, r 和R 依次为测头和工艺孔的半径, 如图3 (b) 所示. 利用三点定圆的原理,A ′ 1,A ′ 2,A ′

3 三个位置矢量可 以 确定该圆的圆心........