一种面向多轴数控加工的轮廓误差估计与可视化方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109240214A(43)申请公布日2019.01.18(21)申请号201811340188.9(22)申请日2018.11.12(71)申请人电子科技大学地址611731四川省成都市高新区（西区）西源大道2006号(72)发明人丁启程杜丽王伟丁杰雄张靖姜忠姜越友庞涛(74)专利代理机构成都虹盛汇泉专利代理有限公司51268代理人王伟(51)Int.Cl.G05B19/41(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图4页(54)发明名称一种面向多轴数控加工的轮廓误差估计与可视化方法(57)摘要本发明公开一种面向多轴数控加工的轮廓误差估计与可视化方法，包括轮廓误差估计方法与轮廓误差可视化方法两个部分：轮廓误差估计方法由基于三维线性样条插值的轮廓误差估计与基于刀具曲面的轮廓误差正负判别组成，轮廓误差可视化方法将轮廓误差与另一参数关联作出可视化图，包括行程标定的轮廓误差曲线、轮廓误差误差倍乘放大图和轮廓误差色谱展示图，能够有效地展示实际轨迹的相对空间位置实际轨迹相对于理想曲面的位置，利用三种图直观地展示了轮廓误差，提供了轮廓误差估计方法与轮廓误差可视化方法，将机床理想轨迹与实际轨迹测量数据转化为全面展示轮廓误差各项信息、具有良好可读性的轮廓误差展示图像，直观、清楚，便于分析。CN109240214ACN109240214A权利要求书1/2页1.一种面向多轴数控加工的轮廓误差估计与可视化方法，其特征在于，其包括轮廓误差估计方法，包括以下步骤：S1、判断刀具的空间轨迹，若为线性轨迹则执行S2，若为曲线轨迹则执行S3；S2、计算刀尖点的实际直线位置到理想直线位置的距离，计算结果为轮廓误差，执行S4；S3、使用线性样条插值方法将曲线轨迹插值为直线段，通过理想曲线上位置相近的两点坐标计算直线，轮廓误差近似取值为刀尖点到直线段的距离，返回S2计算轮廓误差；S4、确定轮廓误差的符号，实际轨迹位于理想曲面的第一侧和第二侧时，符号分别为正和负，通过轮廓误差表达式判定。2.根据权利要求1所述的一种面向多轴数控加工的轮廓误差估计与可视化方法，其特征在于，所述S4中，所述轮廓误差表达式为：其中，ε为轮廓误差，为理想位置点的法向量，为理想位置点到实际位置点的向量。3.根据权利要求2所述的一种面向多轴数控加工的轮廓误差估计与可视化方法，其特征在于，所述和所述的表达式分别为：其中，(x0，y0，z0)为刀尖点的理想位置，(x'，y'，z')为刀尖点的实际位置，为理想曲面F(x，y，z)＝0在(x0，y0，z0)处的法向量，为刀尖点理想位置(x0，y0，z0)至实际位置(x'，y'，z')的距离。4.根据权利要求1所述的一种面向多轴数控加工的轮廓误差估计与可视化方法，其特征在于，其包括轮廓误差可视化方法S5：将S4中的所述轮廓误差关联显示参数，通过所述轮廓误差与显示参数的关系图进行可视化展示。5.根据权利要求4所述的一种面向多轴数控加工的轮廓误差估计与可视化方法，其特征在于，所述显示参数包括行程距离，将轮廓误差与实际点的行程距离关联，并形成不同的行程距离与轮廓误差的对应关系，作出轮廓误差与行程距离的展示图。6.根据权利要求4所述的一种面向多轴数控加工的轮廓误差估计与可视化方法，其特征在于，所述显示参数包括倍数，将轮廓误差乘以倍数进行放大，再将理想轨迹点位置加上倍乘后的轮廓误差后作为实际轨迹点，作出理想轨迹与实际轨迹的三维坐标图。7.根据权利要求4所述的一种面向多轴数控加工的轮廓误差估计与可视化方法，其特征在于，所述显示参数包括色谱，使用不同颜色表示轮廓误差的正负，使用颜色的不同深度表示不同大小的轮廓误差，作出实际轨迹的三维坐标后，在轨迹曲线上使用不同颜色作出轮廓误差色谱显示图。8.根据权利要求5所述的一种面向多轴数控加工的轮廓误差估计与可视化方法，其特征在于，所述行程距离与轮廓误差的关系表达式为：2CN109240214A权利要求书2/2页其中，s为刀尖点行程，v为刀尖点运动速度，t为刀尖点运动时间，tnow为刀尖点的运动总时长。9.根据权利要求6所述的一种面向多轴数控加工的轮廓误差估计与可视化方法，其特征在于，所述轮廓误差放大后的点的实际位置设为(x'，y'，z')：其中，(x0，y0，z0)为刀尖点的理想位置，n为倍乘系数。10.根据权利要求1所述的一种面向多轴数控加工的轮廓误差估计与可视化方法，其特征在于，所述S2中轮廓误差的表达式为：其中，ε为轮廓误差，A、B、C、D分别为直线Ax+By+Cz+D＝0的系数，实际点位置为(x'，y'，z')。3CN109240214A说明书1/7页一种面向多轴数控加工的轮廓误差估计与可视化方法技术领域[0001]本发明属于多轴数控加工精度技