CN108614520B - 镜像铣削系统的五轴结构误差测量方法、系统及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种镜像铣削系统的五轴结构误差测量方法、系统及装置。该方法包括：构建几何模型步骤，基于多体系统运动学理论，建立镜像铣削加工区的刀具中心点P₀和支撑头的支撑中心点P₁在运动过程中的空间定位误差的几何模型；采集位姿数据步骤，通过镜像铣削系统加工头上的位移测量装置，在预定的测量路径下采集P₀和P₁的位姿（位置和姿态）数据；计算动态误差步骤，将采集到的P₀和P₁的位姿数据进行计算处理，获得五轴结构运动误差的特征值；数据反馈调节步骤，基于五轴结构运动误差的特征值，将五轴结构的误差补偿数据反馈至镜像铣削系统的控制系统，控制系统控制调节五轴结构按照误差补偿数据运行，使支撑头跟随加工头同步运动。

Description

镜像铣削系统的五轴结构误差测量方法、系统及装置

技术领域

本发明涉及机床设备技术领域，特别是涉及一种镜像铣削系统的五轴结构误差测量方法、系统及装置。

背景技术

随着制造技术的不断发展，镜像铣削技术成为蒙皮加工的新型技术，是未来大型薄壁构件机械加工的主要方式。实践中，由于制造、装配、控制及运动过程中热变形、摩擦、振动和惯性等各种因素会引起五轴结构误差，使得设备的实际运动轨迹难以同理想轨迹相吻合，造成加工误差，影响了被加工件的加工精度。

镜像铣削设备涉及到一个五轴结构的数控铣削加工头和一个五轴结构的跟随支撑机构，该支撑机构的作用是在蒙皮铣削加工过程中，实现对蒙皮的法向支撑，保证工件的局部刚性，从而有效的防止加工过程中蒙皮的震颤，以提高加工效率和精度。因此，提高镜像铣削设备的镜像运动精度将有效地提高蒙皮的加工精度。

如果能够准确地获得镜像铣削设备的运动学模型，则可准确地控制其加工头的刀具中心点和支撑头的支撑中心点的位姿。由于受机床结构误差的影响，实际运动学模型与理想运动学模型之间存在偏差，使得镜像铣削设备的镜像运动很难按照给定的位姿运动。

现有的机床结构误差检测技术分为人工测量和自动测量。自动测量装置如FIDIA公司推出了HMS(Head Measure System)系统进行五轴精度检验，但只是针对一台五坐标机床的结构误差的测量，不具有普适性。西门子公司开发了镜像铣削工艺包，实现两台设备的镜像运动控制，但并不能对镜像运动误差的测量校正。

因此，发明人提供了一种镜像铣削系统的五轴结构误差测量方法、系统及装置。

发明内容

本发明实施例提供了一种镜像铣削系统的五轴结构误差测量方法、系统及装置，该方法通过建立镜像铣削系统的镜像运动误差数学模型，采用本发明的位移测量装置测量五轴结构运动误差在三个方向上的分量，获得五轴结构动态误差的特征补偿值，并将误差的特征补偿值补偿到五轴结构进行相应的运动，提高了镜像铣削系统的五轴机构的动态跟随精度，实现了镜像铣削系统的五轴结构误差的自动测量和补偿调控。

第一方面，本发明的实施例提出了一种镜像铣削系统的五轴结构误差测量方法，该方法包括：

构建几何模型步骤，基于多体系统运动学理论，建立镜像铣削加工区的刀具中心点P₀和支撑头的支撑中心点P₁在运动过程中的空间定位误差的几何模型；

采集位姿数据步骤，通过镜像铣削系统加工头上的位移测量装置，在预定的测量路径下采集所述刀具中心点P₀和支撑头的支撑中心点P₁的位姿(位置和姿态)数据；

计算动态误差步骤，将采集到的所述P₀和P₁的位姿数据进行计算处理，获得所述镜像铣削系统的五轴结构运动误差的特征值；

数据反馈调节步骤，基于所述五轴结构运动误差的特征值，将所述五轴结构的误差补偿数据反馈至所述镜像铣削系统的控制系统，所述控制系统控制调节所述五轴结构按照所述误差补偿数据运行，使所述支撑头跟随所述加工头同步运动。

在第一种可能的实现方式中，所述构建几何模型步骤的方法包括：

基于镜像铣削系统的多体系统的机械结构关联关系、运动学关系和动力学关系的特征，以所述镜像铣削系统为原型，构建包括加工刀具、支撑头结构、五轴结构的镜像铣削系统的三维数学模型；

在所述镜像铣削系统的三维数学模型的基础上，建立起关于所述刀具中心点P₀和支撑头的支撑中心点P₁在运动过程中的空间定位误差的几何模型，能够获得理想状态下的P₀和P₁的理论位姿的数据参数。

结合上述可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述采集位姿数据步骤的方法包括：

将位移测量装置安装在所述镜像铣削系统的加工头上，所述位移测量装置上安装有X向、Y向、Z向三个方向上的传感器；

通过所述位移测量装置上的X向、Y向、Z向传感器采集所述刀具中心点P₀和支撑头的支撑中心点P₁的实际位姿数据，获得所述五轴结构在X向、Y向、Z向的三坐标方向的位姿分量数据。

结合上述可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述采集位姿数据步骤的方法还包括：

第一种情况，固定其中一个摆角坐标，旋转另一个摆角，通过所述位移测量装置上的传感器采集所述P₀和P₁的实际位姿数据，获得第一种情况下的所述五轴结构在X向、Y向、Z向的三坐标方向的位姿分量数据；

第二种情况，固定另一个摆角，用与第一情况相同的方法采集位姿数据，并获得第二种情况下的所述五轴结构在三坐标方向的位姿分量数据。

结合上述可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，所述计算获得误差步骤的方法包括：

基于所述镜像铣削系统的三维数学模型，在所述三维数学模型的坐标系下，建立所述刀具中心点P₀和支撑头的支撑中心点P₁在运动过程中的空间定位误差的几何模型；

在所述几何模型中，构建关于支撑头的实际支撑点与理论支撑点的误差向量的计算式；

构建关于所述五轴结构运动误差向量与所述支撑头的误差向量的计算关系式，或者构建关于所述五轴结构运动误差向量与所述X向、Y向、Z向传感器采集的三个方向数据的关系；

基于采集到的所述P₀和P₁的实时位姿数据代入所述支撑头的误差向量的计算式，获得所述支撑头在X向、Y向、Z向三个方向的误差向量。

基于所述支撑头在X向、Y向、Z向三个方向的误差向量，代入所述五轴结构运动误差向量与所述支撑头的误差向量的计算关系式，获得所述五轴结构在X向、Y向、Z向三个方向上的误差向量。

结合上述可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，所述数据反馈调节步骤的方法包括：

基于所述镜像铣削系统的数学模型，将所述五轴结构在X向、Y向、Z向三个方向上的误差向量反馈至所述控制系统，所述控制系统控制所述五轴结构的各控制轴在X向、Y向、Z向上按照相应的所述误差向量补偿运动，使所述支撑头跟随所述加工头同步运动。

第二方面，本发明的实施例提出了一种五轴结构误差测量系统，包括：

构建几何模型系统，被配置为基于多体系统运动学理论，建立镜像铣削加工区的刀具中心点P0和支撑头的支撑中心点P1在运动过程中的空间定位误差的几何模型；

采集位姿数据系统，被配置为通过镜像铣削系统加工头上的位移测量装置，在预定的测量路径下采集所述刀具中心点P0和支撑头的支撑中心点P1的位姿(位置和姿态)数据；

计算动态误差系统，被配置为将采集到的所述P0和P1的位姿数据进行计算处理，获得所述镜像铣削系统的五轴结构运动误差的特征值；

数据反馈调节系统，被配置为基于所述五轴结构运动误差的特征值，将所述五轴结构的误差补偿数据反馈至所述镜像铣削系统的控制系统，所述控制系统控制调节所述五轴结构按照所述误差补偿数据运行，使所述支撑头跟随所述加工头同步运动。

第三方面，本发明的实施例提出了一种位移测量装置，用于本发明第一方面的镜像铣削系统的五轴结构误差测量方法，该位移测量装置包括T型结构的传感器安装座，在所述传感器安装座的T型结构上设置有X向传感器、Y向传感器和Z向传感器，用于采集所述刀具中心点P₀和支撑头的支撑中心点P₁的位姿(位置和姿态)数据，所述传感器安装座通过磁力吸盘底座安装在所述镜像铣削系统的加工头上。

在第一种可能的实现方式中，所述传感器安装座上开有阶梯孔，所述X向传感器、Y向传感器和Z向传感器的一端均通过所述阶梯孔固定在所述传感器安装座上，另一端均通过可拆卸活动连接块固定在所述安装座上，使所述X向传感器、Y向传感器和Z向传感器的检测头均可在检测区域直线伸缩运动。

结合上述可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述X向传感器、Y向传感器和Z向传感器均采用精度为0.1um的磁致伸缩位移传感器，其中，所述X向传感器和所述Y向传感器的位移行程范围为-1～1mm，Z向传感器的行程范围为-5～5mm。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是AC-AC镜像铣削系统结构示意图。

图2为AC-AB镜像铣削系统结构示意图。

图3为本发明实施例的位移测量装置。

图4为本发明的测量装置安装在AC-AC镜像铣削系统上的示意图.

图5是本发明实施例的镜像铣削系统的五轴结构误差测量方法流程示意图。

图6为本发明的测量装置初始安装位置的误差示意图。

图中：

1：镜像铣削系统支撑头；2：传感器安装底座；3：磁力吸盘底座；

4：镜像铣削系统加工头；5：X传感器出线孔；6：Y向位移传感器；7：支撑头运动圆板；8：X向位移传感器；9：Y传感器出线孔；10：传感器固定连接块；11：传感器固定连接块；12：Z向位移传感器；13：Z传感器出线孔；

a：AC结构加工头；b：待加工蒙皮零件；c：AC结构支撑头；d：AB结构支撑头；O_SH：支撑头转动中心；T_SH：支撑头理论支撑点；T′_SH：支撑轴实际支撑点；机床坐标系下支撑头的误差向量。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，但不用来限制本发明的范围，即本发明不限于所描述的优选实施例，本发明的范围由权利要求书限定。在附图和下面的描述中，至少部分的公知结构和技术没有被示出，以避免对本发明造成不必要的模糊。此外，下文中所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。

本发明是在一台蒙皮镜像铣削加工设备上开展研究的，针对因镜像铣削设备的五轴结构误差，导致数控铣削加工头与跟随支撑机构难以同步运行的问题，发明了一种镜像铣削系统的五轴结构误差测量方法、系统及装置。

以五轴镜像铣削系统的AC、AB结构的误差测量为例，图1为AC-AC镜像铣削系统结构示意图。图2为AC-AB镜像铣削系统结构示意图。

如图1和图2所示，结构附图中包括了AC结构中加工头a，待加工蒙皮零件b，AC结构支撑头c，AB结构支撑头d。

一方面，本发明提供了一种位移测量装置，图3为本发明实施例的一种位移测量装置，图4为本发明的测量装置安装在AC-AC镜像铣削系统上的示意图。该位移测量装置用于镜像铣削系统的五轴结构误差测量方法中。结合图3和图4所示，该位移测量装置包括T型结构的传感器安装座2，在该传感器安装座2的T型结构上设置有X向传感器8、Y向传感器6和Z向传感器12，用于采集刀具中心点P₀和支撑头的支撑中心点P₁的位姿(位置和姿态)数据，传感器安装座2通过磁力吸盘底座3安装在镜像铣削系统的加工头4上。

此外，传感器安装座2上开有阶梯孔，X向传感器8、Y向传感器6和Z向传感器12的一端均通过阶梯孔固定在传感器安装座2上，另一端均通过可拆卸活动连接块10、11固定在传感器安装座2上，使全部传感器的检测头均可在检测区域直线伸缩运动。在传感器安装座2上还有传感器的出线孔，如图3所示的X传感器出线孔5、Y向传感器出线孔9、Z向传感器出线孔13。

X向传感器8、Y向传感器6和Z向传感器12均采用精度为0.1um的磁致伸缩位移传感器，其中，X向传感器8和Y向传感器6的位移行程范围为-1～1mm，Z向传感器8的行程范围为-5～5mm。

本发明的装置中，各向传感器固定在传感器安装座2上，其固定方式均采用两端固定的方式约束传感器外部的轴向运动，并且传感器的检测头均可在检测区域进行直线伸缩运动，通过将安装有三向磁致伸缩位移传感器的安装座2固定安装在磁力吸盘底座3上，然后将整个检测装置通过磁力吸盘底座3吸在镜像铣削系统加工头4上。在镜像铣削系统支撑头1上装有运动圆板7，如图3所示，运动圆板7运动至传感器安装座2，可与三向传感器紧密接触，进行测量标定。

图5是本发明实施例的镜像铣削系统的五轴结构误差测量方法流程示意图。

结合图1和图2所示的结构，本发明的方法流程包括步骤S510-S540：

S510：构建几何模型步骤，基于多体系统运动学理论，建立镜像铣削加工区的刀具中心点P₀和支撑头的支撑中心点P₁在运动过程中的空间定位误差的几何模型。其中，装有铣削刀具的结构加工头以及支撑头的AC、AB结构的三维数学模型可参加图1和图2所示。

在本步骤的方法中还包括，基于镜像铣削系统的多体系统的机械结构关联关系、运动学关系和动力学关系的特征，以镜像铣削系统为原型，构建包括加工刀具、支撑头结构、五轴结构的镜像铣削系统的三维数学模型。

在该镜像铣削系统的三维数学模型的基础上，建立起关于刀具中心点P₀和支撑头的支撑中心点P₁在运动过程中的空间定位误差的几何模型，能够获得理想状态下的P₀和P₁的理论位姿的数据参数。

S520：采集位姿数据步骤，通过镜像铣削系统加工头上的位移测量装置，在预定的测量路径下采集刀具中心点P₀和支撑头的支撑中心点P₁的位姿(位置和姿态)数据。

在本步骤的方法中还包括，将位移测量装置安装在镜像铣削系统的加工头上，在位移测量装置上安装有X向、Y向、Z向三个方向上的传感器。

通过位移测量装置上的X向、Y向、Z向传感器采集刀具中心点P₀和支撑头的支撑中心点P₁的实际位姿数据，获得五轴结构在X向、Y向、Z向的三坐标方向的位姿分量数据。

S530：计算动态误差步骤，将采集到的P₀和P₁的位姿数据进行计算处理，获得镜像铣削系统的五轴结构运动误差的特征值。

在本步骤的方法中还包括：

(1)基于镜像铣削系统的三维数学模型，在三维数学模型的坐标系下，建立所述刀具中心点P₀和支撑头的支撑中心点P₁在运动过程中的空间定位误差的几何模型。

(2)在该几何模型中，构建关于支撑头的实际支撑点与理论支撑点的误差向量的计算式：

式中：O_SH为支撑头转动中心，T′_SH为支撑轴实际支撑点，T_SH为支撑头理论支撑点，为机床坐标系下支撑头的误差向量。

(3)构建关于五轴结构运动误差向量与支撑头的误差向量的计算关系式，或者构建关于所述五轴结构运动误差向量与所述X向、Y向、Z向传感器采集的三个方向数据的关系式：

(4)基于采集到的P₀和P₁的实时位姿数据代入支撑头的误差向量的计算式，获得支撑头在X向、Y向、Z向三个方向的误差向量。

(5)基于支撑头在X向、Y向、Z向三个方向的误差向量，代入五轴结构运动误差向量与支撑头的误差向量的计算关系式中，获得五轴结构在X向、Y向、Z向三个方向上的误差向量。

需要说明的是，本方法中，在安装位移测量装置时，需要对三向位移传感器进行位置标定，图6为本发明的测量装置初始安装位置的误差示意图。

结合图3、图4和图6所示，镜像铣削系统支撑头1上安装固定有运动圆板7，该运动圆板7在X向和Y向来回往复运动距离L₀(L₀远小于运动圆板7的半径)，如图6所示，记录此时位移传感器位置数据X₁、Y₁(取平均值)。因此，三向位移传感器与机床坐标系在XY平面上的初始安装角度为：

需要说明的是，采用本发明位移测量装置采集位姿数据的具体方法还包括：第一种情况，固定其中一个摆角坐标，旋转另一个摆角，采集所述P₀和P₁的实际位姿数据，获得第一种情况下的五轴结构在X向、Y向、Z向的三坐标方向的位姿分量数据；第二种情况，固定另一个摆角，用与第一情况相同的方法采集位姿数据，并获得第二种情况下的五轴结构在三坐标方向的位姿分量数据。

以AC-AC结构为例子，具体测量方法如下：

镜像运动A0℃0°，读取三向位移传感器的初始值[X₀,Y₀,Z₀]^T

镜像运动AθC0°，读取计算三向位移传感器的变化量[ΔX₁₁,ΔY₁₁,ΔZ₁₁]^T

镜像运动A-θC0°，读取计算三向位移传感器的变化量[ΔX₁₂,ΔY₁₂,ΔZ₁₂]^T

镜像运动A0℃θ，读取计算三向位移传感器的变化量[ΔX₂₁,ΔY₂₁,ΔZ₂₁]^T

镜像运动A0℃-θ，读取计算三向位移传感器的变化量[ΔX₂₂,ΔY₂₂,ΔZ₂₂]^T

通过上述测量数据，并结合空间坐标变换关系，即可计算所有的误差分量。

S640：数据反馈调节步骤，基于五轴结构运动误差的特征值，将这些五轴结构的误差补偿数据反馈至镜像铣削系统的控制系统，通过控制系统控制调节五轴结构按照误差补偿数据运行，使支撑头跟随加工头同步运动。

在本步骤中的方法还包括，基于镜像铣削系统的数学模型，将五轴结构在X向、Y向、Z向三个方向上的误差向量反馈至控制系统，通过控制系统控制五轴结构的各控制轴在X向、Y向、Z向上按照相应的误差向量补偿运动，使支撑头跟随加工头同步运动。

通过测量获得的误差分量可以为机床制造商或用户提供镜像铣削系统在镜像加工时误差补偿的数据，实现镜像运动的定位精度及间距控制精度的提升，从而实现支撑头对蒙皮类零件的有效支撑，提高镜像加工精度，对我国的大飞机蒙皮加工领域有着十分重要的作用。需要说明的是，本发明实施例中以两种不同类型的五轴结构误差为例说明，但是本发明的方法、系统及装置可演化到其他类型的五轴机构的镜像铣削系统。

此外，本发明还提供了一种五轴结构误差测量系统。该系统包括构建几何模型系统、采集位姿数据系统、计算动态误差系统和数据反馈调节系统。其中，构建几何模型系统，被配置为基于多体系统运动学理论，建立镜像铣削加工区的刀具中心点P₀和支撑头的支撑中心点P₁在运动过程中的空间定位误差的几何模型。采集位姿数据系统，被配置为通过镜像铣削系统加工头上的位移测量装置，在预定的测量路径下采集刀具中心点P₀和支撑头的支撑中心点P₁的位姿(位置和姿态)数据。计算动态误差系统，被配置为将采集到的P₀和P₁的位姿数据进行计算处理，获得镜像铣削系统的五轴结构运动误差的特征值。数据反馈调节步骤，基于五轴结构运动误差的特征值，将五轴结构的误差补偿数据反馈至镜像铣削系统的控制系统，控制系统控制调节五轴结构按照误差补偿数据运行，使支撑头跟随加工头同步运动。

综上所述，本发明基于多体系统运动学理论，建立加工区的刀具中心点和支撑头的支撑中心点在运动过程的中的空间定位误差的几何模型，利用本发明的位移测量装置进行三向位移误差检测，经计算分析得到镜像铣削系统五轴结构误差特征值，再将这些误差特征值反馈至控制系统调节五轴结构相应运行，以实现镜像铣削加工过程中，支撑头能够精准的跟随加工头运动，同时提升了运动的定位精度和间距的控制精度，对飞机蒙皮的镜像支撑时，提高了飞机蒙皮加工过程的刚性，大大提高了蒙皮类零件的镜像加工精度，对我国的航空制造技术领域有着非常重要的作用。此外，本发明不仅可用于航空、航天飞行器，亦广泛地适用于高铁、汽车、舰船等制造领域。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种镜像铣削系统的五轴结构误差测量方法，其特征在于，包括：

构建几何模型步骤，基于多体系统运动学理论，建立镜像铣削加工区的刀具中心点P₀和支撑头的支撑中心点P₁在运动过程中的空间定位误差的几何模型；

采集位姿数据步骤，通过镜像铣削系统加工头上的位移测量装置，在预定的测量路径下采集所述刀具中心点P₀和支撑头的支撑中心点P₁的位姿数据，所述位姿数据为位置和姿态数据；

计算动态误差步骤，将采集到的所述P₀和P₁的位姿数据进行计算处理，获得所述镜像铣削系统的五轴结构运动误差的特征值；

数据反馈调节步骤，基于所述五轴结构运动误差的特征值，将所述五轴结构的误差补偿数据反馈至所述镜像铣削系统的控制系统，所述控制系统控制调节所述五轴结构按照所述误差补偿数据运行，使所述支撑头跟随所述加工头同步运动。

2.根据权利要求1所述的镜像铣削系统的五轴结构误差测量方法，其特征在于，所述构建几何模型步骤的方法包括：

基于镜像铣削系统的多体系统的机械结构关联关系、运动学关系和动力学关系的特征，以所述镜像铣削系统为原型，构建包括加工刀具、支撑头结构、五轴结构的镜像铣削系统的三维数学模型；

在所述镜像铣削系统的三维数学模型的基础上，建立起关于所述刀具中心点P₀和支撑头的支撑中心点P₁在运动过程中的空间定位误差的几何模型，能够获得理想状态下的P₀和P₁的理论位姿的数据参数。

3.根据权利要求2所述的镜像铣削系统的五轴结构误差测量方法，其特征在于，所述采集位姿数据步骤的方法包括：

将位移测量装置安装在所述镜像铣削系统的加工头上，所述位移测量装置上安装有X向、Y向、Z向三个方向上的传感器；

通过所述位移测量装置上的X向、Y向、Z向传感器采集所述刀具中心点P₀和支撑头的支撑中心点P₁的实际位姿数据，获得所述五轴结构在X向、Y向、Z向的三坐标方向的位姿分量数据。

4.根据权利要求3所述的镜像铣削系统的五轴结构误差测量方法，其特征在于，所述采集位姿数据步骤的方法还包括：

第一种情况，固定其中一个摆角坐标，旋转另一个摆角，通过所述位移测量装置上的传感器采集所述P₀和P₁的实际位姿数据，获得第一种情况下的所述五轴结构在X向、Y向、Z向的三坐标方向的位姿分量数据；

第二种情况，固定另一个摆角，用与第一情况相同的方法采集位姿数据，并获得第二种情况下的所述五轴结构在三坐标方向的位姿分量数据。

5.根据权利要求3所述的镜像铣削系统的五轴结构误差测量方法，其特征在于，所述计算获得误差步骤的方法包括：

基于所述镜像铣削系统的三维数学模型，在所述三维数学模型的坐标系下，建立所述刀具中心点P₀和支撑头的支撑中心点P₁在运动过程中的空间定位误差的几何模型；

在所述几何模型中，构建关于支撑头的实际支撑点与理论支撑点的误差向量的计算式；

构建关于所述五轴结构运动误差向量与所述支撑头的误差向量的计算关系式，或者构建关于所述五轴结构运动误差向量与所述X向、Y向、Z向传感器采集的三个方向数据的关系；

基于采集到的所述P₀和P₁的实时位姿数据代入所述支撑头的误差向量的计算式，获得所述支撑头在X向、Y向、Z向三个方向的误差向量；

基于所述支撑头在X向、Y向、Z向三个方向的误差向量，代入所述五轴结构运动误差向量与所述支撑头的误差向量的计算关系式，获得所述五轴结构在X向、Y向、Z向三个方向上的误差向量。

6.根据权利要求5所述的镜像铣削系统的五轴结构误差测量方法，其特征在于，所述数据反馈调节步骤的方法包括：

基于所述镜像铣削系统的数学模型，将所述五轴结构在X向、Y向、Z向三个方向上的误差向量反馈至所述控制系统，所述控制系统控制所述五轴结构的各控制轴在X向、Y向、Z向上按照相应的所述误差向量补偿运动，使所述支撑头跟随所述加工头同步运动。

7.一种五轴结构误差测量系统，其特征在于，包括：

构建几何模型系统，被配置为基于多体系统运动学理论，建立镜像铣削加工区的刀具中心点P₀和支撑头的支撑中心点P₁在运动过程中的空间定位误差的几何模型；

采集位姿数据系统，被配置为通过镜像铣削系统加工头上的位移测量装置，在预定的测量路径下采集所述刀具中心点P₀和支撑头的支撑中心点P₁的位姿数据，所述位姿数据为位置和姿态数据；

计算动态误差系统，被配置为将采集到的所述P₀和P₁的位姿数据进行计算处理，获得所述镜像铣削系统的五轴结构运动误差的特征值；

数据反馈调节系统，被配置为基于所述五轴结构运动误差的特征值，将所述五轴结构的误差补偿数据反馈至所述镜像铣削系统的控制系统，所述控制系统控制调节所述五轴结构按照所述误差补偿数据运行，使所述支撑头跟随所述加工头同步运动。

8.一种位移测量装置，用于权利要求1所述的镜像铣削系统的五轴结构误差测量方法，其特征在于，所述位移测量装置包括T型结构的传感器安装座，在所述传感器安装座的T型结构上设置有X向传感器、Y向传感器和Z向传感器，用于采集所述刀具中心点P₀和支撑头的支撑中心点P₁的位姿数据，所述位姿数据为位置和姿态数据，所述传感器安装座通过磁力吸盘底座安装在所述镜像铣削系统的加工头上。

9.根据权利要求8所述的位移测量装置，其特征在于，所述传感器安装座上开有阶梯孔，所述X向传感器、Y向传感器和Z向传感器的一端均通过所述阶梯孔固定在所述传感器安装座上，另一端均通过可拆卸活动连接块固定在所述安装座上，使所述X向传感器、Y向传感器和Z向传感器的检测头均可在检测区域直线伸缩运动。

10.根据权利要求8所述的位移测量装置，其特征在于，所述X向传感器、Y向传感器和Z向传感器均采用精度为0.1um的磁致伸缩位移传感器，其中，所述X向传感器和所述Y向传感器的位移行程范围为-1～1mm，Z向传感器的行程范围为-5～5mm。