為掃描對象，使所述激光位移傳感 器的光束定位于球心坐標系（Rcos45°，0，Rcos45° )點處，讀取所述激光位移傳感器 的掃描值LC2(0,0，k);然后使回轉(zhuǎn)軸C從0°旋轉(zhuǎn)至360°，在旋轉(zhuǎn)過程中，讀取所述激 光位移傳感器的掃描值序列L C2(0, j，k)，獲得如下方程：-Axe(〇, j，k)-AZc；(0, j，k)= Lc2 (0, j, k)-Lc2 (Ο, Ο, k)；
[0027] (3)再次旋轉(zhuǎn)回轉(zhuǎn)軸C至0°，以標定球k為掃描對象，使所述激光位移傳感器的 光束定位于球心坐標系（〇,〇，R)點處，讀取所述激光位移傳感器的掃描值L e3(0,0，k);然 后使回轉(zhuǎn)軸C從0°旋轉(zhuǎn)至360°，在旋轉(zhuǎn)過程中，讀取所述激光位移傳感器的掃描值序列 Lc3 (〇, j，k)，獲得如下方程：-Δ Zc (〇, j，k) = Lc3 (0, j，k) -Lc3 (0, 0, k);
[0028] (4)根據(jù)步驟（1)-(3)中獲得的方程求得 Λ xc(0, j，k)、Λ yc(0, j，k)、 Δ zc (0, j, k)：
[0029]
[0030] 作為進一步優(yōu)選的，所述擺動軸A的幾何誤差值具體采用如下方式進行計算：
[0031] (1)令yEa為擺動軸A坐標系到五軸聯(lián)動機床的Y軸坐標系的齊次坐標變換矩陣， 則
[0032]
[0033] (2)令Dai表示繞機床坐標系X軸的旋轉(zhuǎn)矩陣，則
[0034]
[0035] (3)以五軸聯(lián)動機床空間幾何誤差模型為依據(jù)，獲得如下矩陣方程：
法求解所述矩陣方程
，最終求得所 述擺動軸A的幾何誤差參數(shù)值。
[0036] 作為進一步優(yōu)選的，所述回轉(zhuǎn)軸C的幾何誤差值具體采用如下方式進行計算：
[0037] (1)令\為回轉(zhuǎn)軸C坐標系到五軸聯(lián)動機床A軸坐標系的齊次坐標變換矩陣，則
[0038]
[0039] (2)令Dej表示繞機床坐標系Z軸的旋轉(zhuǎn)矩陣，則 CN 105136031 A WL b/11 貝
[0040]
[0041] (3)以五軸聯(lián)動機床空間幾何誤差模型為依據(jù)，獲得如下矩陣方程：
'示的最小二 ，_最終求得所 述回轉(zhuǎn)軸C的幾何誤差參數(shù)值。
[0042] 總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，主要具備以下的 技術(shù)優(yōu)點：
[0043] 1.本發(fā)明的五軸聯(lián)動機床旋轉(zhuǎn)軸的幾何誤差連續(xù)測量方法使用傳感器結(jié)合三個 不共線設(shè)置的標定球，利用斜曲面建立待測剛體X、Y、Z三個方向位置偏差的映射關(guān)系，將 X、Y、Z三個維度的平移映射為單一維度的距離變化，從而實現(xiàn)了用一維測量儀器辨識旋轉(zhuǎn) 軸上相關(guān)聯(lián)剛體的三維運動信息。采用本發(fā)明的測量方法，能夠建立一維測量結(jié)果與球心 三維位置偏差間的映射關(guān)系，實現(xiàn)用一維傳感器從同一采集方向獲取三維誤差信息，使整 個過程無需多次變換傳感器的裝卡位姿即可完成，提高了測量效率。
[0044] 2.本發(fā)明還對傳感器的測量軌跡進行研究與設(shè)計，能夠?qū)崿F(xiàn)三個標定球球心位置 在旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)過程中的連續(xù)采集，采用了較離散測量更高的采樣頻率，提高了測量精度。
[0045] 3.本發(fā)明還建立了五軸聯(lián)動機床空間誤差模型、幾何誤差求解算法，可避免在各 旋轉(zhuǎn)軸零位置處幾何誤差冗余值的分析，簡化了求解過程，加工時以本發(fā)明測量中新建工 件坐標系為加工坐標系，求解結(jié)果可直接用于加工補償，測量效率高。
【附圖說明】
[0046] 圖1是激光位移傳感器對中裝置示意圖；
[0047] 圖2是標定球安裝位置示意圖；
[0048] 圖3是新建工件坐標系前的標定球球面掃描軌跡；
[0049] 圖4是A軸幾何誤差測量示意圖；
[0050] 圖5是激光光束在標定球上的掃描軌跡分布示意圖；
[0051] 圖6是C軸幾何誤差測量示意圖。
【具體實施方式】
[0052] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對 本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個實施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要 彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0053] 本發(fā)明的目的主要通過如下方法實現(xiàn)：首先選用激光位移傳感器（laser displacement sensor，LDS)作為測量儀器，其特性既能滿足連續(xù)測量的需求，又具備誤差 傳導(dǎo)部分是動態(tài)連接的特點；然后，為解決激光位移傳感器一維測量的特點與三維測量需 求間的矛盾，利用斜曲面建立待測剛體X、Y、Z三個方向位置偏差的映射關(guān)系，將X、Y、Z三 個維度的平移映射為單一維度的距離變化，從而實現(xiàn)了用一維測量儀器辨識旋轉(zhuǎn)軸上相關(guān) 聯(lián)剛體的三維運動信息；最后，在此基礎(chǔ)上，利用五軸聯(lián)動機床空間誤差模型反求出旋轉(zhuǎn)軸 的六維幾何誤差信息，以一次裝卡測量為前提建立了一維測量儀器到兩組六維幾何誤差的 映射關(guān)系。
[0054] 本發(fā)明的一種五軸聯(lián)動機床旋轉(zhuǎn)軸的幾何誤差連續(xù)測量方法，其具體包括如下步 驟：
[0055] (1)在五軸聯(lián)動機床的主軸1上安裝激光位移傳感器并進行調(diào)試；在五軸聯(lián)動機 床的回轉(zhuǎn)式工作臺上安裝三個不共線的標定球8,其中，待測的五軸聯(lián)動機床旋轉(zhuǎn)軸包括擺 動軸A和回轉(zhuǎn)軸C ;以五軸聯(lián)動機床的坐標系為基準，設(shè)定標定球的齊次坐標表達式。其中， 待測軸為雙轉(zhuǎn)臺結(jié)構(gòu)五軸聯(lián)動機床中旋轉(zhuǎn)軸A6 (與機床的X方向平行）和旋轉(zhuǎn)軸C7 (與機 床的Z方向平行），旋轉(zhuǎn)軸A6控制搖籃式擺動臺9的擺動，旋轉(zhuǎn)軸C7控制回轉(zhuǎn)式工作臺10 的轉(zhuǎn)動，旋轉(zhuǎn)軸C7安裝于搖籃式擺動臺的臺面。
[0056] (2)以擺動軸A為標定軸，利用激光位移傳感器測量擺動軸A在不同轉(zhuǎn)角時，各標 定球圓心在X、Y、Z方向上的位置偏差：以擺動軸A為待標定軸，以標定球球心在X、Y、Z中 某一方向的位置偏差為待測誤差，以五軸聯(lián)動機床X、Y、Z三個直線軸的聯(lián)動坐標為測量基 準，以RTCP刀具中心點控制功能約束測量軌跡，使擺動軸A在從正限位旋轉(zhuǎn)至負限位的過 程中，Y、Z軸聯(lián)動控制激光位移傳感器繞擺動軸A做圓弧運動，在機床坐標系中光束與標定 球球面交點始終保持在相對于球心的指定位置（測量標定球球心Χ、Υ、Ζ方向位置偏差時分 別有不同的指定位置），重復(fù)上述過程相繼獲得擺動軸A在不同轉(zhuǎn)角時各標定球圓心在X、 Y、Z方向上的位置偏差；
[0057] (3)以回轉(zhuǎn)軸C為標定軸，利用激光位移傳感器測量回轉(zhuǎn)軸C在不同轉(zhuǎn)角時，各標 定球圓心在X、Y、Z方向上的位置偏差：以回轉(zhuǎn)軸C為待標定軸，以標定球球心在X、Y、Z中 某一方向的位置偏差為待測誤差，以五軸聯(lián)動機床X、Y、Z三個直線軸的聯(lián)動坐標為測量基 準，以RTCP刀具中心點控制功能約束測量軌跡，使回轉(zhuǎn)軸C在從0°旋轉(zhuǎn)至360°的過程 中，X、Y軸聯(lián)動控制激光位移傳感器繞回轉(zhuǎn)軸C做圓弧運動，在機床坐標系中光束與標定球 球面交點始終保持在相對于球心的指定位置（測量標定球球心Χ、Υ、Ζ方向位置偏差時分別 有不同的指定位置），重復(fù)上述過程相繼獲得回轉(zhuǎn)軸C在不同轉(zhuǎn)角時，各標定球圓心在Χ、Υ、 Z方向上的位置偏差；
[0058] (4)幾何誤差計算：根據(jù)步驟⑵和⑶獲得的測量結(jié)果，并根據(jù)標定球的齊次坐 標表達式，以五軸聯(lián)動機床空間誤差模型為理論依據(jù)，反算出回轉(zhuǎn)軸C和擺動軸A的十二項 幾何誤差值，以此方式，完成五軸聯(lián)動機床旋轉(zhuǎn)軸的幾何誤差的連續(xù)測量。
[0059] 具體的，如圖1所示，激光位移傳感器采用如下方式進行調(diào)試：利用如圖1所示裝 置3將激光位移傳感器安裝于機床的主軸1上，使其光束4與調(diào)試試件5的斜面相交，旋轉(zhuǎn) 主軸1，記錄激光位移傳感器所測距離值的變化并依此調(diào)節(jié)裝置上的四個螺釘2,再次旋轉(zhuǎn) 主軸，記錄激光位移傳感器所測距離值的變化并依此調(diào)節(jié)裝置上的四個螺釘，重復(fù)上述調(diào) 節(jié)過程直至主軸旋轉(zhuǎn)過程中激光位移傳感器所測距離值變化范圍在± I y m以內(nèi)，至此認 為激光位移傳感器光束與機床主軸同軸。
[0060] 具體的，如圖2所示，三個不共線的標定球采用如下方式進行安裝：首先根據(jù)機床 裝配手冊及出廠文件，獲得擺動軸A的軸線到工作臺上表面的距離值，依此設(shè)定標定球及 球桿尺寸，將三個標定球分別安裝于工作臺上使各球桿均垂直于工作臺上表面，各球心到 工作臺上表面距離均等于擺動軸A的軸線到工作臺上表面距離。根據(jù)機床裝配手冊及出廠 文件，獲得擺動軸A的軸線與回轉(zhuǎn)軸C的軸線理論上的交點位置，安裝三個標定球時，使三 個球心分別位于以上述交點為中心的等邊三角形三個頂點上，且等邊三角形邊長為轉(zhuǎn)臺臺 面半徑的1.5倍。
[0061] 具體的，采用如下方式設(shè)定標定球的齊次坐標表達式：令P (A1, C,，k)代表第k個 標定球球心在機床坐標系中的坐標（k = 1，2, 3,