本發(fā)明屬于軸位置校正，具體為一種通用型多軸裝配軸隙誤差補償方法。

背景技術(shù)：

1、在多軸設(shè)備的安裝過程中，對于各個軸采用物理手段對其位置度進行校正，該方法是無法達到一個更高精度的定位，設(shè)備上關(guān)鍵部件軸的安裝精度決定了設(shè)備的精度，且在多軸設(shè)備中，單個軸的誤差會被放大，因為其影響其他軸的位置精度，所有的加工制造以及檢測都是依賴于設(shè)備的，設(shè)備精度不達標時，加工或檢測精度就無法保證嗎，軸隙誤差補償方法，提前采樣各軸的誤差數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)預(yù)置于軟件校正算法中，在設(shè)備運轉(zhuǎn)過程中，實時地對設(shè)備內(nèi)的物體的位置進行補償，以達到補償軸隙的目的，該方法作為一種有效的技術(shù)方法對于提高多軸類設(shè)備精度有著重要作用。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種通用型多軸裝配軸隙誤差補償方法，具有能對各個軸的徑向跳動數(shù)據(jù)采樣，提前記錄和擬合軸隙誤差數(shù)據(jù)曲線，將其標定在校正軟件上，使得各個軸的誤差精度得到補償，可用于多軸高速檢測設(shè)備，但不限于該設(shè)備，可高效地提升多軸之間的裝配誤差，從而保證多軸設(shè)備的精度的優(yōu)點。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種通用型多軸裝配軸隙誤差補償方法，誤差補償方法包括：使用光柵尺檢測千分尺的位移參數(shù)，建立xyz軸；采集x軸相對于z軸的徑向跳動數(shù)據(jù)誤差數(shù)據(jù)集，將數(shù)據(jù)樣本擬合成一個誤差曲線；重復(fù)步驟二，采樣y軸和z軸相對于其他兩個軸的誤差數(shù)據(jù)集；基于誤差曲線，建立物體xyz方向的誤差補償模型；分析誤差的分布和特性進行誤差補償。

3、優(yōu)選地，s1具體包括：在工作臺上放置000級的大理石平臺，設(shè)備x軸上安裝千分尺，在大理石平臺上安裝光柵尺，檢測千分尺的位移參數(shù)，將千分尺刻度清零，并將測量范圍調(diào)整到0-25mm，將光柵尺與千分尺連接，檢查光柵尺與千分尺的牢固性，開始移動千分尺，每走動0.01mm時，觀察光柵尺讀數(shù)并記錄。

4、優(yōu)選地，s2具體包括：采集x軸相對于z軸的徑向跳動數(shù)據(jù)集，記錄每個采樣點的x軸位置和相對z軸的誤差，采集x軸相對于y軸的徑向跳動數(shù)據(jù)集，同樣記錄每個采樣點的x軸位置和相對y軸的誤差，對采樣得到的數(shù)據(jù)進行標準化處理，標準化處理公式為：

5、

6、其中為標準化處理后的樣本數(shù)值，min(h)是樣本數(shù)據(jù)集的最小值，max(h)是樣本數(shù)據(jù)集的最大值；a和b是目標區(qū)間的最小值和最大值；

7、將標準化處理后的數(shù)據(jù)集建立模型，模型公式為：

8、

9、g為因變量，h是自變量，a是待擬合的參數(shù)；n是多項式的階數(shù)。

10、優(yōu)選地，使用擬合算法擬合誤差曲線，擬合算法公式為：

11、k＝g0+g1f；

12、其中k為誤差指數(shù)，f為原數(shù)據(jù)，g是待估計的參數(shù)；

13、對擬合的誤差曲線進行評估，檢查擬合效果；

14、將誤差曲線應(yīng)用到實際場景中，校正x軸相對于z軸或者y軸的徑向跳動誤差，擬合出x軸相對于z軸或y軸的徑向跳動誤差曲線。

15、優(yōu)選地，s3具體包括：設(shè)定采樣誤差數(shù)據(jù)的方法、時機與頻率，進行實時采集，在確定的采樣時機和頻率下，進行y軸和z軸相對于其他兩個軸的誤差數(shù)據(jù)的采集，記錄每次采樣的y軸和z軸相對于其他兩個軸的誤差數(shù)據(jù)，包括測量數(shù)值、采樣時間與工作條件，對y軸和z軸相對于其他兩個軸的誤差數(shù)據(jù)進行描述統(tǒng)計分析，計算均值、方差與標準差的統(tǒng)計量。

16、優(yōu)選地，s4具體包括：建立物體xyz方向的誤差補償模型，誤差補償模型公式為：

17、z＝f(x)+δxz+δyz

18、x＝x坐標示數(shù)+δyx

19、y＝y(tǒng)坐標示數(shù)+δxy

20、其中，f(x)為z軸運動軌跡；

21、誤差補償?shù)膶嵸|(zhì)是通過對誤差的統(tǒng)計分析和建模，找到誤差的規(guī)律性，并設(shè)計相應(yīng)的補償策略來減少或消除誤差，在該實施例中，就是提前采樣各個運動軸的相對誤差，在計算工件實際坐標時，通過擬合的誤差曲線得到該坐標點下的誤差補償值，將該值補償在工件坐標中，能夠降低各運動軸安裝誤差帶來的測量誤差，使得實際值更接近逼真，z軸上安裝檢測探頭等，其有自己的運動軌跡。

22、優(yōu)選地，所述s5具體包括：使用直方圖與箱線圖的可視化方法，分析誤差數(shù)據(jù)的分布情況，檢查是否符合正態(tài)分布，如果誤差分布不符合正態(tài)分布，使用對數(shù)變換與box-cox變換將其轉(zhuǎn)化為正態(tài)分布與近似正態(tài)分布，分析誤差與其他因素包括：工作條件、環(huán)境參數(shù)與操作方式之間的相關(guān)性，探索影響誤差的因素，使用相關(guān)系數(shù)的方法來評估誤差與其他因素之間的關(guān)聯(lián)程度，對于特定的假設(shè)使用shapiro-wilk來檢驗，驗證假設(shè)的成立。

23、優(yōu)選地，分析方式包括：

24、時序分析：進行時序分析，包括自相關(guān)性分析、趨勢分析等，以揭示誤差的時間相關(guān)特性；

25、空間分析：如果誤差數(shù)據(jù)具有空間分布特性，可以進行空間分析，包括空間自相關(guān)性分析、空間插值等，以探索誤差的空間變化規(guī)律；

26、通過以上步驟，可以通過統(tǒng)計方法分析誤差的分布和特性，深入了解誤差的來源和性質(zhì)，這些分析結(jié)果將有助于選擇合適的誤差補償模型，并為模型參數(shù)的估計提供依據(jù)。

27、優(yōu)選地，誤差補償方法流程為：在工作臺上放置000級的大理石平臺，設(shè)備x軸上安裝千分尺，在大理石平臺上安裝光柵尺，檢測千分尺的位移，千分尺每走0.01mm，記一次讀數(shù)，采樣得到x軸相對于z軸的一個徑向跳動數(shù)據(jù)誤差數(shù)據(jù)集，轉(zhuǎn)換千分尺和光柵尺的位置，采用同樣的步驟，采樣得到x軸相對于y軸的一個徑向跳動數(shù)據(jù)集，將數(shù)據(jù)樣本擬合成一個誤差曲線；采樣y軸和z軸相對于其他兩個軸的誤差數(shù)據(jù)集；將這些數(shù)據(jù)集預(yù)置在校正軟件中，對其軸隙誤差進行補償；通過統(tǒng)計方法分析誤差的分布和特性進行誤差補償，通過數(shù)學(xué)和統(tǒng)計學(xué)的方法來減少或消除系統(tǒng)中的誤差，從而提高系統(tǒng)的精度和可靠性。

28、優(yōu)選地，建立物體xyz方向的誤差補償模型，通過對誤差的統(tǒng)計分析和建模，找到誤差的規(guī)律性，并設(shè)計補償策略來減少或消除誤差。

29、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下：

30、本申請通過對各個軸的徑向跳動數(shù)據(jù)采樣，提前記錄和擬合軸隙誤差數(shù)據(jù)曲線，將其標定在校正軟件上，使得各個軸的誤差精度得到補償，該方法可用于多軸高速檢測設(shè)備，但不限于該設(shè)備，采用該方法可高效地提升多軸之間的裝配誤差，從而保證多軸設(shè)備的精度。

技術(shù)特征：

1.一種通用型多軸裝配軸隙誤差補償方法，其特征在于，誤差補償方法包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通用型多軸裝配軸隙誤差補償方法，其特征在于，s1中檢測千分尺的位移參數(shù)的具體步驟為：在工作臺上放置000級的大理石平臺，設(shè)備x軸上安裝千分尺，在大理石平臺上安裝光柵尺，檢測千分尺的位移參數(shù)，將千分尺刻度清零，并將測量范圍調(diào)整到0-25mm，將光柵尺與千分尺連接，開始移動千分尺，每走動0.01mm時，觀察光柵尺讀數(shù)并記錄，建立xyz軸。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通用型多軸裝配軸隙誤差補償方法，其特征在于，s2中采集誤差數(shù)據(jù)集的具體步驟為：采集x軸相對于z軸的徑向跳動數(shù)據(jù)集，記錄每個采樣點的x軸位置和相對z軸的誤差，采集x軸相對于y軸的徑向跳動數(shù)據(jù)集，同樣記錄每個采樣點的x軸位置和相對y軸的誤差，對采樣得到的數(shù)據(jù)進行標準化處理，標準化處理公式為：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的通用型多軸裝配軸隙誤差補償方法，其特征在于，使用擬合算法擬合誤差曲線，擬合算法公式為：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通用型多軸裝配軸隙誤差補償方法，其特征在于，s3中采樣y軸和z軸相對于其他兩個軸的誤差數(shù)據(jù)集的具體步驟為：設(shè)定采樣誤差數(shù)據(jù)的方法、時機與頻率，進行實時采集，在確定的采樣時機和頻率下，進行y軸和z軸相對于其他兩個軸的誤差數(shù)據(jù)的采集，記錄每次采樣的y軸和z軸相對于其他兩個軸的誤差數(shù)據(jù)，包括測量數(shù)值、采樣時間與工作條件。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通用型多軸裝配軸隙誤差補償方法，其特征在于，s4中建立物體xyz方向的誤差補償模型具體步驟為：建立物體xyz方向的誤差補償模型，誤差補償模型公式為：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通用型多軸裝配軸隙誤差補償方法，其特征在于，s5具體包括：使用直方圖與箱線圖的可視化方法，分析誤差數(shù)據(jù)的分布情況，檢查是否符合正態(tài)分布，如果誤差分布不符合正態(tài)分布，使用對數(shù)變換與box-cox變換將其轉(zhuǎn)化為正態(tài)分布與近似正態(tài)分布，分析誤差與工作條件、環(huán)境參數(shù)與操作方式之間的相關(guān)性，使用相關(guān)系數(shù)的方法來評估誤差與其他因素之間的關(guān)聯(lián)程度，對于特定的假設(shè)，使用shapiro-wilk來檢驗，驗證假設(shè)的成立。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的通用型多軸裝配軸隙誤差補償方法，其特征在于，分析方式包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通用型多軸裝配軸隙誤差補償方法，其特征在于，s3中誤差補償方法的具體步驟為：轉(zhuǎn)換千分尺和光柵尺的位置，采樣得到x軸相對于y軸的一個徑向跳動數(shù)據(jù)集，將數(shù)據(jù)樣本擬合成一個誤差曲線，采樣y軸相對于x軸與z軸，z軸相對于x軸與y軸的誤差數(shù)據(jù)集。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的通用型多軸裝配軸隙誤差補償方法，其特征在于，誤差數(shù)據(jù)集包包括：測量值與真實值之間的差異，評估模型與測量工具，進而驗證模型。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種通用型多軸裝配軸隙誤差補償方法，涉及軸位置矯正技術(shù)領(lǐng)域，誤差補償方法包括：使用光柵尺檢測千分尺的位移參數(shù)，建立xyz軸；采集X軸相對于Z軸的徑向跳動數(shù)據(jù)誤差數(shù)據(jù)集，將數(shù)據(jù)樣本擬合成一個誤差曲線；重復(fù)步驟二，采樣Y軸和Z軸相對于其他兩個軸的誤差數(shù)據(jù)集；基于誤差曲線，建立物體xyz方向的誤差補償模型；分析誤差的分布和特性進行誤差補償。本發(fā)明通過對各個軸的徑向跳動數(shù)據(jù)采樣，提前記錄和擬合軸隙誤差數(shù)據(jù)曲線，將其標定在校正軟件上，使得各個軸的誤差精度得到補償，該方法可用于多軸高速檢測設(shè)備，但不限于該設(shè)備，采用該方法可高效地提升多軸之間的裝配誤差，從而保證多軸設(shè)備的精度。

技術(shù)研發(fā)人員：李銳
受保護的技術(shù)使用者：蘇州銳新視科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10