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专利号: 2024113852639
申请人: 合肥工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-30
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种巨量转移设备的加工综合误差建模方法,其特征在于,所述巨量转移设备包括床体、第一龙门、第二龙门、刺晶机构和夹持机构,所述第一龙门和所述第二龙门的两端均能够沿X方向滑动地安装在所述床体上,所述刺晶机构安装有刀具且能够沿Y方向滑动地安装在所述第一龙门上,所述夹持机构用于夹持工件且能够沿Y方向滑动地安装在所述第二龙门上,所述第一龙门的两端、所述第二龙门的两端、所述刺晶机构和所述夹持机构由不同的直线电机驱动;

所述加工综合误差建模方法包括:

在理想情况下,建立所述刀具到所述工件的第一坐标系变换矩阵;

对所述巨量转移设备进行运动分析,确定所述第一龙门沿X方向的运动和所述第二龙门沿X方向的运动均为并联运动,并建立所述第一龙门和所述第二龙门的并联运动等效模型;

所述第一龙门的并联运动等效模型包括:

所述第二龙门的并联运动等效模型包括:

其中,x1表示第一龙门中点在X方向上的位移,x11和x12分别表示第一龙门两端在X方向上的位移,θA表示第一龙门绕Z方向的转角,x2表示第二龙门中点在X方向上的位移,x21和x22分别表示第一龙门两端在X方向上的位移,θB表示第二龙门绕Z方向的转角,L表示第一龙门和第二龙门的长度;

在考虑由直线电机同步误差造成的龙门绕Z方向的转角、将龙门中点在X方向上的位移采用龙门两端在X方向上的位移进行等效以及引入几何误差和热误差的情况下,建立所述刀具到所述工件的第二坐标系变换矩阵;

根据所述刀具到所述工件的第一坐标系变换矩阵和第二坐标系变换矩阵确定综合误差运动矩阵,所述综合误差运动矩阵E为:其中, 为所述刀具到所述工件的第一坐标系变换矩阵, 为所述刀具到所述工件的第二坐标系变换矩阵。

2.根据权利要求1所述的巨量转移设备的加工综合误差建模方法,其特征在于,所述第一龙门两端的运动给进轴均为第一X给进轴,所述第二龙门两端的运动给进轴均为第二X给进轴,所述刀具的运动给进轴为第一Y给进轴和第一Z给进轴,所述工件的运动给进轴为第二Y给进轴和第二Z给进轴;

所述刀具到所述工件的坐标系变换矩阵的建立步骤包括:

建立所述第一X给进轴到所述床体的坐标系变换矩阵;

建立所述第一Y给进轴到所述第一X给进轴的坐标系变换矩阵;

建立所述第一Z给进轴到所述第一Y给进轴的坐标系变换矩阵;

建立所述刀具到所述第一Z给进轴的坐标系变换矩阵;

建立所述第二X给进轴到所述床体的坐标系变换矩阵;

建立所述第二Y给进轴到所述第二X给进轴的坐标系变换矩阵;

建立所述第二Z给进轴到所述第二Y给进轴的坐标系变换矩阵;

建立所述工件到所述第二Z给进轴的坐标系变换矩阵;

根据所述第一X给进轴到所述床体、所述第一Y给进轴到所述第一X给进轴、所述第一Z给进轴到所述第一Y给进轴以及所述刀具到所述第一Z给进轴、所述第二X给进轴到所述床体、所述第二Y给进轴到所述第二X给进轴、所述第二Z给进轴到所述第二Y给进轴以及所述刀具到所述第二Z给进轴的坐标系变换矩阵,确定所述刀具到所述工件的坐标系变换矩阵。

3.根据权利要求2所述的巨量转移设备的加工综合误差建模方法,其特征在于,所述刀具到所述工件的第一坐标系变换矩阵 为:其中, 和 分别为在理想情况下的

刀具到第一Z给进轴、第一Z给进轴到第一Y给进轴、第一Y给进轴到第一X给进轴、第一X给进轴到床体、床体到第二X给进轴、第二X给进轴到第二Y给进轴、第二Y给进轴到第二Z给进轴、第二Z给进轴到工件的坐标系变换矩阵;

所述刀具到所述工件的第二坐标系变换矩阵 为:

其中,θA为第一龙门的偏转角度,θB为第二龙门的偏转角度,和 分别为在引入几何误差和热误差情况下的刀

具到第一Z给进轴、第一Z给进轴到第一Y给进轴、第一Y给进轴到第一X给进轴、第一X给进轴到床体、床体到第二X给进轴、第二X给进轴到第二Y给进轴、第二Y给进轴到第二Z给进轴、第二Z给进轴到工件的坐标系变换矩阵。

4.根据权利要求3所述的巨量转移设备的加工综合误差建模方法,其特征在于,在理想情况下:其中,x1=x11=x12,x1表示第一龙门的中点在X方向上的移动距离,x11和x12分别两个所述第一X给进轴的名义给进距离;

其中,y1表示所述第一Y给进轴的名义给进距离;

其中,L表示所述刀具的长度;

其中,x2=x21=x22,x2表示第一龙门的中点在X方向上的移动距离,x21和x22分别两个所述第二X给进轴的名义给进距离;

其中,y2表示所述第一Y给进轴的名义给进距离;

其中,z2表示所述第二Z给进轴的名义给进距离。

5.根据权利要求4所述的巨量转移设备的加工综合误差建模方法,其特征在于,在引入几何误差和热误差情况下:。

6.根据权利要求1‑5中任一项所述的巨量转移设备的加工综合误差建模方法,其特征在于,还包括:对所述巨量转移设备进行误差测量,确定所述综合误差运动矩阵中各元素项的元素值。

7.一种巨量转移设备的加工控制方法,其特征在于,包括:

通过所述巨量转移设备的综合误差运动矩阵校正所述巨量转移设备的刀具与工件之间的理想坐标系变换矩阵,得到所述巨量转移设备的刀具与工件之间的实际坐标系变换矩阵,所述巨量转移设备的综合误差运动矩阵通过权利要求6所述的巨量转移设备的加工综合误差建模方法得到;

基于所述巨量转移设备的刀具与工件之间的实际坐标系变换矩阵,对所述巨量转移设备的刀具与工件进行控制。

8.一种巨量转移设备的加工综合误差建模装置,其特征在于,所述巨量转移设备包括床体、第一龙门、第二龙门、刺晶机构和夹持机构,所述第一龙门和所述第二龙门的两端均能够沿X方向滑动地安装在所述床体上,所述刺晶机构安装有刀具且能够沿Y方向滑动地安装在所述第一龙门上,所述夹持机构用于夹持工件且能够沿Y方向滑动地安装在所述第二龙门上,所述第一龙门的两端、所述第二龙门的两端、所述刺晶机构和所述夹持机构由不同的直线电机驱动;

所述加工综合误差建模装置包括:

第一矩阵建立模块,用于在理想情况下,建立所述刀具到所述工件的第一坐标系变换矩阵;

运动分析模块,用于对所述巨量转移设备进行运动分析,确定所述第一龙门沿X方向的运动和所述第二龙门沿X方向的运动均为并联运动,并建立所述第一龙门和所述第二龙门的并联运动等效模型;

所述第一龙门的并联运动等效模型包括:

所述第二龙门的并联运动等效模型包括:

其中,x1表示第一龙门中点在X方向上的位移,x11和x12分别表示第一龙门两端在X方向上的位移,θA表示第一龙门绕Z方向的转角,x2表示第二龙门中点在X方向上的位移,x21和x22分别表示第一龙门两端在X方向上的位移,θB表示第二龙门绕Z方向的转角,L表示第一龙门和第二龙门的长度;

第二矩阵建立模块,用于在考虑龙门绕Z方向的转角、将龙门中点在X方向上的位移采用龙门两端在X方向上的位移进行等效以及引入几何误差和热误差的情况下,建立所述刀具到所述工件的第二坐标系变换矩阵;

第三矩阵建立模块,用于根据所述刀具到所述工件的第一坐标系变换矩阵和第二坐标系变换矩阵确定综合误差运动矩阵,所述综合误差运动矩阵E为:其中, 为所述刀具到所述工件的第一坐标系变换矩阵, 为所述刀具到所述工件的第二坐标系变换矩阵。

9.一种电子设备,包括存储器和处理器,其特征在于,所述存储器中存储有计算机程序,所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行权利要求1至6中任一项所述的巨量转移设备的加工综合误差建模方法或权利要求7所述的一种巨量转移设备的加工控制方法。

10.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至6中任一项所述的巨量转移设备的加工综合误差建模方法或权利要求7所述的一种巨量转移设备的加工控制方法的步骤。