一種標(biāo)定并聯(lián)機(jī)床鉸鏈坐標(biāo)的計(jì)算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及并聯(lián)機(jī)床鉸鏈坐標(biāo)的標(biāo)定，具體涉及一種標(biāo)定并聯(lián)機(jī)床鉸鏈坐標(biāo)的計(jì) 算方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 并聯(lián)機(jī)床鉸鏈坐標(biāo)的精度是并聯(lián)機(jī)床精度的基礎(chǔ)，并聯(lián)機(jī)床鉸鏈坐標(biāo)有誤差，會(huì) 影響并聯(lián)機(jī)床的加工精度，并使并聯(lián)機(jī)床的加工誤差難以補(bǔ)償。
[0003] 現(xiàn)有標(biāo)定并聯(lián)機(jī)床鉸鏈坐標(biāo)的計(jì)算中，有用阻尼最小二乘法、高斯牛頓迭代法、遺 傳算法、粒子群算法進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，在并聯(lián)機(jī)床鉸鏈坐標(biāo)的真值一定時(shí)，給定并聯(lián)機(jī)床鉸鏈 坐標(biāo)的初始值，有時(shí)用這些方法計(jì)算得到的鉸鏈坐標(biāo)值，其誤差比并聯(lián)機(jī)床鉸鏈坐標(biāo)的初 始值的誤差還大，如果在并聯(lián)機(jī)床上使用這種鉸鏈坐標(biāo)值，將使并聯(lián)機(jī)床鉸鏈坐標(biāo)的精度 降低，這是不能接受的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明目的在于：提供一種標(biāo)定并聯(lián)機(jī)床鉸鏈坐標(biāo)的計(jì)算方法，用于標(biāo)定并聯(lián)機(jī) 床鉸鏈坐標(biāo)的計(jì)算，提高標(biāo)定并聯(lián)機(jī)床鉸鏈坐標(biāo)的計(jì)算精度。
[0005] 本發(fā)明的一種標(biāo)定并聯(lián)機(jī)床鉸鏈坐標(biāo)的計(jì)算方法的技術(shù)解決方案：通過(guò)并聯(lián)機(jī)床 鉸鏈坐標(biāo)的兩次優(yōu)化計(jì)算獲得并聯(lián)機(jī)床的鉸鏈坐標(biāo)；第一次并聯(lián)機(jī)床鉸鏈坐標(biāo)的優(yōu)化計(jì)算 為鉸鏈坐標(biāo)的一次優(yōu)化（簡(jiǎn)稱一次優(yōu)化），所得鉸鏈坐標(biāo)和目標(biāo)函數(shù)分別為鉸鏈坐標(biāo)的一 次優(yōu)化值（簡(jiǎn)稱一次優(yōu)化值）和一次優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)（簡(jiǎn)稱一次優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)）；第二次并 聯(lián)機(jī)床鉸鏈坐標(biāo)的優(yōu)化計(jì)算為鉸鏈坐標(biāo)的二次優(yōu)化（簡(jiǎn)稱二次優(yōu)化），所得鉸鏈坐標(biāo)和目 標(biāo)函數(shù)分別為鉸鏈坐標(biāo)二次優(yōu)化值（簡(jiǎn)稱二次優(yōu)化值）和二次優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)（簡(jiǎn)稱二次優(yōu) 化目標(biāo)函數(shù)）。
[0006] 本發(fā)明的一種標(biāo)定并聯(lián)機(jī)床鉸鏈坐標(biāo)的計(jì)算方法中，鉸鏈坐標(biāo)的一次優(yōu)化是在并 聯(lián)機(jī)床的工作空間中，選擇動(dòng)平臺(tái)的優(yōu)化搜索位姿，由動(dòng)平臺(tái)的優(yōu)化搜索位姿得到的相對(duì) 桿長(zhǎng)變化量的殘差方程的個(gè)數(shù)等于并聯(lián)機(jī)床鉸鏈坐標(biāo)的個(gè)數(shù)，所選擇動(dòng)平臺(tái)的優(yōu)化搜索位 姿的數(shù)量為動(dòng)平臺(tái)的優(yōu)化搜索位姿數(shù)；再取并聯(lián)機(jī)床的鉸鏈坐標(biāo)的初始值，由并聯(lián)機(jī)床的 鉸鏈坐標(biāo)的初始值構(gòu)成的點(diǎn)為并聯(lián)機(jī)床的鉸鏈坐標(biāo)的初始點(diǎn)，以并聯(lián)機(jī)床的相對(duì)桿長(zhǎng)變化 量的殘差最小為目標(biāo)函數(shù)，用阻尼最小二乘法求得并聯(lián)機(jī)床的鉸鏈坐標(biāo)的一次優(yōu)化值，再 在并聯(lián)機(jī)床的工作空間中增加選擇動(dòng)平臺(tái)的位姿，計(jì)算一次優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，所增加的動(dòng)平 臺(tái)的位姿稱為動(dòng)平臺(tái)的優(yōu)化增選位姿，鉸鏈坐標(biāo)的一次優(yōu)化結(jié)果是鉸鏈坐標(biāo)的一次優(yōu)化值 和一次優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)。
[0007] 本發(fā)明的一種標(biāo)定并聯(lián)機(jī)床鉸鏈坐標(biāo)的計(jì)算方法中，鉸鏈坐標(biāo)的二次優(yōu)化是將鉸 鏈坐標(biāo)的一次優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)作為二次優(yōu)化的初始目標(biāo)函數(shù)，將鉸鏈坐標(biāo)的一次優(yōu)化值作為 網(wǎng)格中心坐標(biāo)，取一組步長(zhǎng)，將定平臺(tái)上沿垂直方向的6個(gè)坐標(biāo)各增加和減小一個(gè)步長(zhǎng)，形 成網(wǎng)格初始點(diǎn)，對(duì)每個(gè)步長(zhǎng)下的網(wǎng)格初始點(diǎn)用阻尼最小二乘法優(yōu)化，并取最優(yōu)解，初步得鉸 鏈坐標(biāo)的二次優(yōu)化值和二次優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，再判別二次優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)是否達(dá)到要求的二次 優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)的精度，如果達(dá)到要求的二次優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)的精度，則結(jié)束鉸鏈坐標(biāo)的二次 優(yōu)化，如果沒(méi)有達(dá)到要求的二次優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)的精度，則當(dāng)二次優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)值減小時(shí)，將 上一次優(yōu)化得到的鉸鏈坐標(biāo)值和二次優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)作為下次優(yōu)化的初始值，減小網(wǎng)格步長(zhǎng) 后繼續(xù)優(yōu)化，當(dāng)二次優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)值不減小時(shí)，僅減小網(wǎng)格步長(zhǎng)后繼續(xù)優(yōu)化，鉸鏈坐標(biāo)的二 次優(yōu)化結(jié)果是鉸鏈坐標(biāo)的二次優(yōu)化值和二次優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，鉸鏈坐標(biāo)的二次優(yōu)化結(jié)果為標(biāo) 定并聯(lián)機(jī)床鉸鏈坐標(biāo)的計(jì)算結(jié)果。
[0008] 在鉸鏈坐標(biāo)的一次優(yōu)化和二次優(yōu)化中，計(jì)算一次優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)和二次優(yōu)化目標(biāo)函 數(shù)的公式相同，動(dòng)平臺(tái)的位姿相同，計(jì)算一次優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)和二次優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)的動(dòng)平臺(tái) 的位姿數(shù)大于用阻尼最小二乘法優(yōu)化得到并聯(lián)機(jī)床的鉸鏈坐標(biāo)的一次優(yōu)化值和二次優(yōu)化 值的動(dòng)平臺(tái)的優(yōu)化搜索位姿數(shù)，動(dòng)平臺(tái)的優(yōu)化搜索位姿包含在計(jì)算一次優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)和二 次優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)的動(dòng)平臺(tái)的位姿中，且動(dòng)平臺(tái)的位姿數(shù)越多，越有利于優(yōu)化得到的鉸鏈坐 標(biāo)值接近無(wú)誤差的鉸鏈坐標(biāo)值，或者說(shuō)越有利于優(yōu)化得到的鉸鏈坐標(biāo)接近鉸鏈坐標(biāo)的真 值，其優(yōu)化解越是并聯(lián)機(jī)床工作空間中較優(yōu)解。
[0009] 本發(fā)明的一種標(biāo)定并聯(lián)機(jī)床鉸鏈坐標(biāo)的計(jì)算方法中，根據(jù)動(dòng)平臺(tái)的優(yōu)化搜索位姿 的參數(shù)，用阻尼最小二乘法優(yōu)化得到并聯(lián)機(jī)床的鉸鏈坐標(biāo)的一次優(yōu)化值和二次優(yōu)化值；根 據(jù)動(dòng)平臺(tái)的優(yōu)化搜索位姿和動(dòng)平臺(tái)的優(yōu)化增選位姿的共同參數(shù)、鉸鏈坐標(biāo)的一次優(yōu)化值， 計(jì)算鉸鏈坐標(biāo)的一次優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)；根據(jù)動(dòng)平臺(tái)的優(yōu)化搜索位姿和動(dòng)平臺(tái)的優(yōu)化增選位姿 的共同參數(shù)、鉸鏈坐標(biāo)的二次優(yōu)化值，計(jì)算鉸鏈坐標(biāo)的二次優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)。
[0010] 本發(fā)明的有益效果是計(jì)算得到的并聯(lián)機(jī)床鉸鏈坐標(biāo)的精度高，有利于提高并聯(lián)機(jī) 床的精度。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為標(biāo)定并聯(lián)機(jī)床鉸鏈坐標(biāo)的計(jì)算流程圖。
[0012] 圖2為并聯(lián)機(jī)床的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。
[0013] 圖中：1定平臺(tái)；2伺服電機(jī)；3花鍵套；4花鍵軸；5動(dòng)平臺(tái)；6電主軸；7刀具。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 下面結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)解決方案，實(shí)施例不應(yīng)理解為 對(duì)技術(shù)解決方案的限制。
[0015] 并聯(lián)機(jī)床的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖2所示，定平臺(tái)1與花鍵套通過(guò)萬(wàn)向鉸Bi聯(lián)接，動(dòng)平臺(tái)5 與花鍵軸通過(guò)萬(wàn)向鉸h聯(lián)接，花鍵套3與花鍵軸4為花鍵聯(lián)接，花鍵軸4的一端與伺服電 機(jī)2聯(lián)接，電主軸6安裝在動(dòng)平臺(tái)5的中心，刀具7安裝在電主軸6的下端；花鍵套3與花 鍵軸4組成連桿，萬(wàn)向鉸&與萬(wàn)向鉸b ^司的花鍵套與花鍵軸組成連桿i，i = 1，2，"·，6， 如萬(wàn)向鉸&與萬(wàn)向鉸b」司的花鍵套與花鍵軸組成連桿1。
[0016] 在定平臺(tái)上建立定坐標(biāo)系O1 ξ η ζ，原點(diǎn)O1在定平臺(tái)的重心；在動(dòng)平臺(tái)上，建立與 動(dòng)平臺(tái)固結(jié)的動(dòng)坐標(biāo)系Oxyz，原點(diǎn)O在動(dòng)平臺(tái)的重心。
[0017] 標(biāo)定并聯(lián)機(jī)床鉸鏈坐標(biāo)的計(jì)算結(jié)果就是要得到萬(wàn)向鉸Bi在定坐標(biāo)系O1 ξ η ζ中 的坐標(biāo)，得到萬(wàn)向鉸h在動(dòng)坐標(biāo)系Oxyz中的坐標(biāo)，并有高的精度。
[0018] 在標(biāo)定并聯(lián)機(jī)床鉸鏈坐標(biāo)的計(jì)算中，取并聯(lián)機(jī)床相對(duì)桿長(zhǎng)變化量的殘差fk最小為 一次優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)和二次優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，BP :
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種標(biāo)定并聯(lián)機(jī)床鉸鏈坐標(biāo)的計(jì)算方法，其特征在于：一種標(biāo)定并聯(lián)機(jī)床鉸鏈坐標(biāo) 的計(jì)算方法，通過(guò)并聯(lián)機(jī)床鉸鏈坐標(biāo)的兩次優(yōu)化計(jì)算獲得并聯(lián)機(jī)床的鉸鏈坐標(biāo)；鉸鏈坐標(biāo) 的一次優(yōu)化是在并聯(lián)機(jī)床的工作空間中，選擇動(dòng)平臺(tái)的優(yōu)化搜索位姿，由動(dòng)平臺(tái)的優(yōu)化搜 索位姿得到的相對(duì)桿長(zhǎng)變化量的殘差方程的個(gè)數(shù)等于并聯(lián)機(jī)床鉸鏈坐標(biāo)的個(gè)數(shù)，再取并聯(lián) 機(jī)床的鉸鏈坐標(biāo)的初始值，以并聯(lián)機(jī)床的相對(duì)桿長(zhǎng)變化量的殘差最小為目標(biāo)函數(shù)，用阻尼 最小二乘法求得并聯(lián)機(jī)床的鉸鏈坐標(biāo)的一次優(yōu)化值，再在并聯(lián)機(jī)床的工作空間中增加選擇 動(dòng)平臺(tái)的位姿，計(jì)算一次優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，鉸鏈坐標(biāo)的一次優(yōu)化結(jié)果是鉸鏈坐標(biāo)的一次優(yōu)化 值和一次優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)；鉸鏈坐標(biāo)的二次優(yōu)化是將鉸鏈坐標(biāo)的一次優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)作為二次 優(yōu)化的初始目標(biāo)函數(shù)，將鉸鏈坐標(biāo)的一次優(yōu)化值作為網(wǎng)格中心坐標(biāo)，取一組步長(zhǎng)，將定平臺(tái) 上沿垂直方向的6個(gè)坐標(biāo)各增加和減小一個(gè)步長(zhǎng)，形成網(wǎng)格初始點(diǎn)，對(duì)每個(gè)步長(zhǎng)下的網(wǎng)格 初始點(diǎn)用阻尼最小二乘法優(yōu)化，并取最優(yōu)解，初步得鉸鏈坐標(biāo)的二次優(yōu)化值和二次優(yōu)化目 標(biāo)函數(shù)，再判別二次優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)是否達(dá)到要求的二次優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)的精度，如果達(dá)到要 求的二次優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)的精度，則結(jié)束鉸鏈坐標(biāo)的二次優(yōu)化，如果沒(méi)有達(dá)到要求的二次優(yōu) 化目標(biāo)函數(shù)的精度，則當(dāng)二次優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)值減小時(shí)，將上一次優(yōu)化得到的鉸鏈坐標(biāo)值和 二次優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)作為下次優(yōu)化的初始值，減小網(wǎng)格步長(zhǎng)后繼續(xù)優(yōu)化，當(dāng)二次優(yōu)化目標(biāo)函 數(shù)值不減小時(shí)，僅減小網(wǎng)格步長(zhǎng)后繼續(xù)優(yōu)化，鉸鏈坐標(biāo)的二次優(yōu)化結(jié)果是鉸鏈坐標(biāo)的二次 優(yōu)化值和二次優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，鉸鏈坐標(biāo)的二次優(yōu)化結(jié)果為標(biāo)定并聯(lián)機(jī)床鉸鏈坐標(biāo)的計(jì)算結(jié) 果。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種標(biāo)定并聯(lián)機(jī)床鉸鏈坐標(biāo)的計(jì)算方法，其特征在于：在鉸 鏈坐標(biāo)的一次優(yōu)化和二次優(yōu)化中，計(jì)算一次優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)和二次優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)的公式相 同，動(dòng)平臺(tái)的位姿相同，計(jì)算一次優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)和二次優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)的動(dòng)平臺(tái)的位姿數(shù)大 于用阻尼最小二乘法優(yōu)化得到并聯(lián)機(jī)床的鉸鏈坐標(biāo)的一次優(yōu)化值和二次優(yōu)化值的動(dòng)平臺(tái) 的優(yōu)化搜索位姿數(shù)，動(dòng)平臺(tái)的優(yōu)化搜索位姿包含在計(jì)算一次優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)和二次優(yōu)化目標(biāo) 函數(shù)的動(dòng)平臺(tái)的位姿中。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種標(biāo)定并聯(lián)機(jī)床鉸鏈坐標(biāo)的計(jì)算方法，其特征在于：根據(jù) 動(dòng)平臺(tái)的優(yōu)化搜索位姿的參數(shù)，用阻尼最小二乘法優(yōu)化得到并聯(lián)機(jī)床的鉸鏈坐標(biāo)的一次優(yōu) 化值和二次優(yōu)化值；根據(jù)動(dòng)平臺(tái)的優(yōu)化搜索位姿和動(dòng)平臺(tái)的優(yōu)化增選位姿的共同參數(shù)、鉸 鏈坐標(biāo)的一次優(yōu)化值，計(jì)算鉸鏈坐標(biāo)的一次優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)；根據(jù)動(dòng)平臺(tái)的優(yōu)化搜索位姿和 動(dòng)平臺(tái)的優(yōu)化增選位姿的共同參數(shù)、鉸鏈坐標(biāo)的二次優(yōu)化值，計(jì)算鉸鏈坐標(biāo)的二次優(yōu)化目 標(biāo)函數(shù)。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種標(biāo)定并聯(lián)機(jī)床鉸鏈坐標(biāo)的計(jì)算方法，通過(guò)并聯(lián)機(jī)床鉸鏈坐標(biāo)的兩次優(yōu)化計(jì)算獲得并聯(lián)機(jī)床的鉸鏈坐標(biāo)；鉸鏈坐標(biāo)的一次優(yōu)化是以并聯(lián)機(jī)床的相對(duì)桿長(zhǎng)變化量的殘差最小為目標(biāo)函數(shù)，用阻尼最小二乘法求得鉸鏈坐標(biāo)的一次優(yōu)化值，鉸鏈坐標(biāo)的一次優(yōu)化結(jié)果是鉸鏈坐標(biāo)的一次優(yōu)化值和一次優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)；鉸鏈坐標(biāo)的二次優(yōu)化是將鉸鏈坐標(biāo)的一次優(yōu)化值作為網(wǎng)格中心坐標(biāo)，將定平臺(tái)上沿垂直方向的6個(gè)坐標(biāo)各增加和減小一個(gè)步長(zhǎng)，形成網(wǎng)格初始點(diǎn)，對(duì)每個(gè)網(wǎng)格初始點(diǎn)用阻尼最小二乘法優(yōu)化，并取最優(yōu)解，鉸鏈坐標(biāo)的二次優(yōu)化結(jié)果是鉸鏈坐標(biāo)的二次優(yōu)化值和二次優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)。本發(fā)明用于標(biāo)定并聯(lián)機(jī)床鉸鏈坐標(biāo)的計(jì)算，提高標(biāo)定并聯(lián)機(jī)床鉸鏈坐標(biāo)的計(jì)算精度。
【IPC分類】G01B21-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104634293
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510059119
【發(fā)明人】許兆棠, 吳海兵, 陳小崗, 劉遠(yuǎn)偉, 張恒, 張磊, 吳蒙蒙
【申請(qǐng)人】淮陰工學(xué)院
【公開(kāi)日】2015年5月20日
【申請(qǐng)日】2015年1月29日