CN110456730B - 用于双五轴镜像铣设备的防碰撞系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于双五轴镜像铣设备的防碰撞系统和方法，借助非接触式的水浸式超声波探头，在设定长度内自动获取测量法向量，实时测量得到在线厚度；通过超声厚度仪采集在线厚度，将在线厚度进行预处理并存储；基于在线厚度，执行测量程序，得到程序运行结果，根据程序运行结果计算补偿数据，根据补偿数据对机床参数进行调整，生成控制指令控制运动机构；根据控制指令实现双五轴镜像铣设备的顶撑头随双五轴镜像铣设备的切削铣头同步运动。本发明易于实现，且灵活性高，能够适应于复杂加工的环境。通过算出预估厚度，当预估厚度小于设定值时，系统提示由碰撞风险，报警并法向回退，高效保障碰撞检测的可靠性。

Description

用于双五轴镜像铣设备的防碰撞系统和方法

技术领域

本发明涉及自动控制技术领域，具体地，涉及一种用于双五轴镜像铣设备的防碰撞系统和方法。

背景技术

在航空航天领域中，蒙皮的加工方式采用传统的化铣加工，存在壁厚精度难以保证、高消耗、高污染的问题，采用先铣后弯的加工形式，又存在应力集中和滚弯质量缺陷问题。因此，急需发展蒙皮的高效、精确、绿色制造技术。双五轴镜像铣设备是实现蒙皮等薄壁工件高效率、高精度加工的有效工具。在五轴数控加工技术中，由于旋转轴的存在使得机床各部件和夹具等容易发生碰撞。双五轴镜像铣设备在五轴基础上又多了支撑侧五轴，支撑侧含有测厚装置和阻尼气缸等部件，这样使得支撑侧与铣削侧之间的位置关系更复杂，产生碰撞的情况更可能发生。目前，大部分防碰撞系统一般采用简单并且体积较大的模型来包围原先几何体，通过对原先几何体形状的简化来实现碰撞检测。但这样的方法通常比较复杂，且包围体的紧密性比较差。因此，对于碰撞检测精度要求高的机床方面，上述防碰撞系统会造成控制难度的提高。

与本申请相关的现有技术是专利文献CN103728917A，公开了一种数控加工与测量设备的防碰撞方法：将数控设备的现实空间虚拟成可数字化操作的图像空间，实现防碰撞，具体为：将实体空间中包括数控设备及其刀具或测头模型、待测或待加工工件模型、夹具模型、相关环境模型数字化到虚拟空间，使实体空间与虚拟空间有完全一一对应关系；在实体空间中将要发生的任何运动或者运动企图，都首先经过虚拟空间的防碰撞算法计算后，才发出执行实体空间运动的控制指令，那些有碰撞危险的运动或者运动企图都被防碰撞算法过滤掉，避免发出有碰撞危险的指令。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种用于双五轴镜像铣设备的防碰撞系统和方法。

根据本发明提供的一种用于双五轴镜像铣设备的防碰撞系统，包括：

厚度测量模块：借助非接触式的水浸式超声波探头，在设定长度内自动获取测量法向量，实时测量得到在线厚度；

数据采集模块：通过超声厚度仪采集在线厚度，将在线厚度进行预处理并存储；

数控模块：基于在线厚度，执行测量程序，得到程序运行结果，根据程序运行结果计算补偿数据，根据补偿数据对机床参数进行调整，生成控制指令控制运动机构；

运动机构模块：根据控制指令实现双五轴镜像铣设备的顶撑头随双五轴镜像铣设备的切削铣头同步运动。

优选地，所述测量程序是基于西门子数控系统进行编程。

根据本发明提供的一种用于双五轴镜像铣设备的防碰撞方法，包括：

厚度测量步骤：借助非接触式的水浸式超声波探头，在设定长度内自动获取测量法向量，实时测量得到在线厚度；

数据采集步骤：通过超声厚度仪采集在线厚度，将在线厚度进行预处理并存储；

数控步骤：基于在线厚度，执行测量程序，得到程序运行结果，根据程序运行结果计算补偿数据，根据补偿数据对机床参数进行调整，生成控制指令控制运动机构；

运动机构步骤：根据控制指令实现双五轴镜像铣设备的顶撑头随双五轴镜像铣设备的切削铣头同步运动。

优选地，所述的用于双五轴镜像铣设备的防碰撞方法，还包括厚度预估计步骤，在工件坐标系下，计算双五轴镜像铣设备的刀具侧的刀尖点与双五轴镜像铣设备的支撑侧的支撑点之间的距离关系，并结合剩余壁厚估计，预估刀具侧与支撑侧的碰撞距离。

优选地，所述厚度预估计步骤包括：

步骤1：提取数控系统中机床绝对坐标系下的坐标，以及机床G54坐标系下的坐标偏移量，算出G54坐标系下的实际机床坐标；

步骤2：根据刀具侧的刀尖点跟随数据计算得到的各轴局部坐标系之间的位置关系，算出刀尖点在工件坐标系下的坐标；

步骤3：根据支撑侧的支撑点跟随数据计算得到的各轴局部坐标系之间的位置关系，算出支撑点在工件坐标系下的坐标；

步骤4：将刀尖点与支撑点之间的距离修正为刀尖点与支撑点的连线沿刀轴方向的投影距离；

步骤5：通过剩余壁厚估计，判断刀具侧与支撑侧的碰撞距离。

优选地，所述各轴局部坐标系是指机床绝对坐标系下X轴、Y轴、Z轴、A轴和B轴。

优选地，所述步骤2包括：

步骤2.1：根据刀尖点跟随数据计算得到A1轴局部坐标系相对于C1轴局部坐标系的位置(L_cax1,L_cay1,L_caz1)；

步骤2.2：根据刀尖点跟随数据计算得到主轴端面中心点局部坐标系相对于A1轴局部坐标系的位置(L_atx1,L_aty1,L_atz1)；

步骤2.3：主轴端面中心点(x₁₀,y₁₀,z₁₀)在工件坐标系下的坐标为：

步骤2.4：刀尖点(x₁,y₁,z₁)在工件坐标系下的坐标可以表示为：

其中，L_t表示在数控系统中设定的刀具长度，X₁、Y₁、Z₁、C₁、A₁分别表示当前机床刀具侧各轴在G54坐标系下的机床坐标，A、C分别表示当前刀具侧A轴和C轴的角度。

优选地，所述步骤3包括：

步骤3.1：根据计算得到A2轴局部坐标系相对于B2轴局部坐标系的位置(L_bax2,L_bay2,L_baz2)；

步骤3.2：根据计算得到支撑点局部坐标系相对于A2轴局部坐标系的位置9L_atx2,L_aty2,L_atz2)；

步骤3.3：支撑点在工件坐标系下的坐标为：

其中，X₂、Y₂、Z₂、A₂、B₂分别表示当前机床支撑侧各轴在G54坐标系下的机床坐标。

优选地，所述步骤4包括：

步骤4.1：将刀尖点与支撑点的连线

表示为：

步骤4.2：刀轴方向

表示为：

步骤4.3：刀尖点与支撑点之间的距离记为刀尖点与支撑点的连线

沿刀轴方向的投影距离d表示为：

其中，刀尖点坐标表示为(x₁,y₁,z₁)，支撑点坐标表示为(x₂,y₂,z₂)，i₁,j₁,k₁分别表示刀轴在x、y和z轴方向的分量，A₁表示为刀具侧旋转轴A轴的角度，C₁表示为刀具侧旋转轴C轴的角度。

优选地，所述剩余壁厚PT估计为：

PT＝d+(L_t-L_t0)+ΔW₁+ΔW₂+(L-L₀)+δ

其中，d为刀尖点与支撑点的连线沿刀轴方向的投影距离；

设定刀具长度和刀具的实际长度L_t、L_t0；

设定W1轴和W2轴的补偿量ΔW₁、ΔW₂；

设定电涡流参考距离L₀；

设定预估厚度修正量δ；

计算多个电涡流的距离平均值L。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明易于实现，且灵活性高，能够适应于复杂加工的环境。

2、本发明通过算出预估厚度，当预估厚度小于设定值时，系统提示由碰撞风险，报警并法向回退，高效保障碰撞检测的可靠性。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明的系统框架示意图；

图2为双五轴镜像铣设备的结构组合示意图。

图3为刀尖点与支撑点在不同轴下的示意图。

图2中示出：1、厚度测量装置，2、数据采集软件，3、数控系统，4运动机构。

图3中示出：d为刀尖点与支撑点连线d0沿刀轴方向的投影距离。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

根据本发明提供的一种用于双五轴镜像铣设备的防碰撞系统，包括：

厚度测量模块：借助非接触式的水浸式超声波探头，在设定长度内自动获取测量法向量，实时测量得到在线厚度；

数据采集模块：通过超声厚度仪采集在线厚度，将在线厚度进行预处理并存储；

数控模块：基于在线厚度，执行测量程序，得到程序运行结果，根据程序运行结果计算补偿数据，根据补偿数据对机床参数进行调整，生成控制指令控制运动机构；

运动机构模块：根据控制指令实现双五轴镜像铣设备的顶撑头随双五轴镜像铣设备的切削铣头同步运动。

优选地，所述测量程序是基于西门子数控系统进行编程。

根据本发明提供的一种用于双五轴镜像铣设备的防碰撞方法，包括：

厚度测量步骤：借助非接触式的水浸式超声波探头，在设定长度内自动获取测量法向量，实时测量得到在线厚度；

数据采集步骤：通过超声厚度仪采集在线厚度，将在线厚度进行预处理并存储；

数控步骤：基于在线厚度，执行测量程序，得到程序运行结果，根据程序运行结果计算补偿数据，根据补偿数据对机床参数进行调整，生成控制指令控制运动机构；

运动机构步骤：根据控制指令实现双五轴镜像铣设备的顶撑头随双五轴镜像铣设备的切削铣头同步运动。

优选地，所述的用于双五轴镜像铣设备的防碰撞方法，还包括厚度预估计步骤，在工件坐标系下，计算双五轴镜像铣设备的刀具侧的刀尖点与双五轴镜像铣设备的支撑侧的支撑点之间的距离关系，并结合剩余壁厚估计，预估刀具侧与支撑侧的碰撞距离。

优选地，所述厚度预估计步骤包括：

步骤1：提取数控系统中机床绝对坐标系下的坐标，以及机床G54坐标系下的坐标偏移量，算出G54坐标系下的实际机床坐标；

步骤2：根据刀具侧的刀尖点跟随数据计算得到的各轴局部坐标系之间的位置关系，算出刀尖点在工件坐标系下的坐标；

步骤3：根据支撑侧的支撑点跟随数据计算得到的各轴局部坐标系之间的位置关系，算出支撑点在工件坐标系下的坐标；

步骤4：将刀尖点与支撑点之间的距离修正为刀尖点与支撑点的连线沿刀轴方向的投影距离；

步骤5：通过剩余壁厚估计，判断刀具侧与支撑侧的碰撞距离。

优选地，所述各轴局部坐标系是指机床绝对坐标系下X轴、Y轴、Z轴、A轴和B轴。

优选地，所述步骤2包括：

步骤2.1：根据刀尖点跟随数据计算得到A1轴局部坐标系相对于C1轴局部坐标系的位置(L_cax1,L_cay1,L_caz1)；

步骤2.2：根据刀尖点跟随数据计算得到主轴端面中心点局部坐标系相对于A1轴局部坐标系的位置(L_atx1,L_aty1,L_atz1)；

步骤2.3：主轴端面中心点(x₁₀,y₁₀,z₁₀)在工件坐标系下的坐标为：

步骤2.4：刀尖点(x₁,y₁,z₁)在工件坐标系下的坐标可以表示为：

其中，L_t表示在数控系统中设定的刀具长度；X₁、Y₁、Z₁、C₁、A₁分别表示当前机床刀具侧各轴在G54坐标系下的机床坐标，A、C分别表示当前刀具侧A轴和C轴的角度。

优选地，所述步骤3包括：

步骤3.1：根据计算得到A2轴局部坐标系相对于B2轴局部坐标系的位置(L_bax2,L_bay2,L_baz2)；

步骤3.2：根据计算得到支撑点局部坐标系相对于A2轴局部坐标系的位置(L_atx2,L_aty2,L_atz2)；

步骤3.3：支撑点在工件坐标系下的坐标为：

其中，X₂、Y₂、Z₂、A₂、B₂分别表示当前机床支撑侧各轴在G54坐标系下的机床坐标。

优选地，所述步骤4包括：

步骤4.1：将刀尖点与支撑点的连线

表示为：

步骤4.2：刀轴方向

表示为：

步骤4.3：刀尖点与支撑点之间的距离记为刀尖点与支撑点的连线

沿刀轴方向的投影距离d表示为：

其中，刀尖点坐标表示为(x₁,y₁,z₁)，支撑点坐标表示为(x₂,y₂,z₂)，i₁,j₁,k₁分别表示刀轴在x、y和z轴方向的分量，A₁表示为刀具侧旋转轴A轴的角度，C₁表示为刀具侧旋转轴C轴的角度。

优选地，所述剩余壁厚PT估计为：

PT＝d+(L_t-L_t0)+ΔW₁+ΔW₂+(L-L₀)+δ

其中，d为刀尖点与支撑点的连线沿刀轴方向的投影距离；

设定刀具长度和刀具的实际长度L_t、L_t0；

设定W1轴和W2轴的补偿量ΔW₁、ΔW₂；

设定电涡流参考距离L₀；

设定预估厚度修正量δ；

计算多个电涡流的距离平均值L。

本发明提供的用于双五轴镜像铣设备的防碰撞系统，可以通过用于双五轴镜像铣设备的防碰撞方法的步骤流程实现。本领域技术人员可以将用于双五轴镜像铣设备的防碰撞方法理解为所述用于双五轴镜像铣设备的防碰撞系统的优选例。

如图1、图2所示，本发明的用于双五轴镜像铣设备的防碰撞系统，包括厚度测量装置1，数据采集软件2、数控系统3及运动机构4。

厚度测量装置利用水浸式超声波探头的非接触式特点，通过设置一定的水层长度，自动获取测量法向并实现实时在线厚度的测量以及数据的储存和传递，提高加工效率。数据采集软件是通过超声测厚仪利用超声在介质中的脉冲反射实现对被测物体的厚度测量，将厚度数据传送至西门子系统二次开发的软件中。数控系统是采用西门子840Dsl数控系统自动执行测量程序，存储测量数据，并接受补偿数据，对机床参数进行设置，实现机床误差的补偿。运动机构是镜像铣装备的运动控制系统为12轴运动控制系统，控制5自由度的切削铣头加工蒙皮零件的同时实现5自由度的顶撑头随切削铣头同步运动。

所述厚度测量装置包含调节部分和测量部分，调节部分有法向补偿、压力补偿和水压补偿组成。测量部分为水浸探头实时壁厚测量，该探头不受物体表面颜色、反射特性等影响，提高了加工的可靠性；所述数据处理软件用于采集测量得到的厚度数据，进而对数据进行处理。所述数控系统用于控制运动机构在三维方向的移动，实现加工与测厚。厚度测量装置与刀具镜像分布于工件的两侧，且在运动机构上的相对位置固定不变。

在测量过程中，采用基于厚度预估计的防碰撞方法，高效高精度地完成碰撞检测。

第一步，提取数控系统中机床绝对坐标系下的坐标，以及机床G54坐标系下的坐标偏移量，计算出G54坐标系下的实际机床坐标；

第二步，根据刀具侧的RTCP(刀尖点跟随)数据计算得到的各轴局部坐标系之间的位置关系，计算出刀尖点在工件坐标系下的坐标；

第三步，同理，根据支撑侧的RTCP数据计算得到的各轴局部坐标系之间的位置关系，算出支撑点在工件坐标系下的坐标；

第四步，考虑到主轴端与支撑端可能不同轴(例如进刀过程中)，刀尖点与支撑点之间的距离应该为刀尖点与支撑点连线d0沿刀轴方向的投影距离d，如图3所示。

第五步，通过剩余壁厚PT估计，从而判断镜像铣刀具侧与支撑侧是否以至安全距离。

所述第一步的具体方法为：

3.1、从数控系统中读取到的机床绝对坐标系下X、Y、Z、A和B轴的坐标用($AA_IM[X1]～$AA_IM[B2])表示，记为：MX₁～MB₂；

3.2、机床G54坐标系下X、Y、Z、A和B轴的坐标偏移量用ZX₁～ZB₂表示。每次设定了G54坐标，这组数据都需要更新，也可以在子程序中直接读取G54坐标系，避免每次更新；

3.3、当前机床位置在G54坐标系下的机床坐标X₁～B₂：

X₁＝MX₁-ZX₁ X₂＝MX₂-ZX₂

Y₁＝MY₁-ZY₁ Y₂＝MY₂-ZY₂

Z₁＝MZ₁-ZZ₁ Z₂＝MZ₂-ZZ₂

A₁＝MA₁-ZA₁ A₂＝MA₂-ZA₂

B₁＝MB₁-ZB₁ B₂＝MB₂-ZB₂

所述第二步的具体方法为：

4.1、根据刀具侧的RTCP数据计算得到A1轴局部坐标系相对于C1轴局部坐标系的位置(L_cax1,L_cay1,L_caz1)，每次更新了RTCP参数，都需要对应的更新；

4.2、根据刀具侧的RTCP数据计算得到主轴端面中心点局部坐标系相对于A1轴局部坐标系的位置(L_atx1,L_aty1,L_atz1)，每次更新了RTCP参数，都需要对应的更新；

4.3、主轴端面中心点在工件坐标系下的坐标为：

4.4、刀尖点(x₁,y₁,z₁)在工件坐标系下的坐标可以表示为：

其中，L_t表示在数控系统中设定的刀具长度。

所述第三步的具体方法为：

5.1、根据后置处理计算得到A2轴局部坐标系相对于B2轴局部坐标系的位置(L_bax2,L_bay2,L_baz2)；

5.2、根据后置处理计算得到支撑点局部坐标系相对于A2轴局部坐标系的位置(L_atx2,L_aty2,L_atz2)；

5.3、支撑点(测厚端盖中心点)在工件坐标系下的坐标为：

所述第四步的具体方法为：

6.1、考虑到主轴端与支撑端可能不同轴(例如进刀过程中)，刀尖点与支撑点连线表示为：

6.2、刀轴方向表示为:

6.3、刀尖点与支撑点之间的距离应该为刀尖点与支撑点连线d0沿刀轴方向的投影距离d:

在未开启法向补偿时，(x₁,y₁,z₁)与(x₂,y₂,z₂)应该重合，且等于机床的($AA_IW[X1],$AA_IW[Y1],$AA_IW[Z1])坐标，即d＝0，此规律可以用来检验上述算法的正确性。

所述第五步的具体方法为：

7.1、设定系统中刀具长度和刀具的实际长度L_t、L_t0；

7.2、设定系统中W1轴和W2轴的补偿量ΔW₁、ΔW₂；

7.3、设定电涡流参考距离L₀；

7.4、设定预估厚度修正量δ，预估厚度修正量是预估厚度不准确的体现，当蒙皮曲率发生变化时，该修正量也应该随之变化。在实际使用中，对于某一曲率蒙皮，该修正量等于测量厚度与预估厚度的差。当然，如果蒙皮曲率变化不大，可以不修改该修正量；

7.5、计算出4个电涡流距离平均值L；

7.6、剩余壁厚预估方法为：

PT＝d+(L_t-L_t0)+ΔW₁+ΔW₂+(L-L₀)+δ

通过算出预估厚度，当预估厚度小于设定值时，系统提示由碰撞风险，报警并法向回退。

本发明用于双五轴镜像铣设备的防碰撞系统与已有技术相比有以下优点：大部分应用于机床设备上防碰撞系统一般采用简单并且体积较大的模型来包围原先几何体，通过对原先几何体形状的简化来实现碰撞检测。但这样的方法通常比较复杂，且包围体的紧密性相比较差；而本发明采用的是一种厚度预估计的方法来实现碰撞检测，通过算出预估厚度，当预估厚度小于设定值时，系统提示由碰撞风险，报警并法向回退。此方法高效且灵活，保障系统碰撞检测更可靠。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (6)

1.一种用于双五轴镜像铣设备的防碰撞方法，其特征在于，包括：

厚度测量步骤：借助非接触式的水浸式超声波探头，在设定长度内自动获取测量法向量，实时测量得到在线厚度；

数据采集步骤：通过超声厚度仪采集在线厚度，将在线厚度进行预处理并存储；

数控步骤：基于在线厚度，执行测量程序，得到程序运行结果，根据程序运行结果计算补偿数据，根据补偿数据对机床参数进行调整，生成控制指令控制运动机构；

运动机构步骤：根据控制指令实现双五轴镜像铣设备的顶撑头随双五轴镜像铣设备的切削铣头同步运动；

还包括厚度预估计步骤，在工件坐标系下，计算双五轴镜像铣设备的刀具侧的刀尖点与双五轴镜像铣设备的支撑侧的支撑点之间的距离关系，并结合剩余壁厚估计，预估刀具侧与支撑侧的碰撞距离；

所述支撑侧的支撑点为测厚端盖中心点；

所述剩余壁厚是指蒙皮经双五轴镜像铣设备切削之后剩余的壁的厚度，剩余壁厚PT估计为：

PT＝d+(L_t-L_t0)+ΔW₁+ΔW₂+(L-L₀)+δ

其中，d为刀尖点与支撑点的连线沿刀轴方向的投影距离；

设定刀具长度和刀具的实际长度L_t、L_t0；

设定W1轴和W2轴的补偿量ΔW₁、ΔW₂；

设定电涡流参考距离L₀；

设定预估厚度修正量δ；

计算多个电涡流的距离平均值L；

所述厚度预估计步骤包括：

步骤1：提取数控系统中机床绝对坐标系下的坐标，以及机床G54坐标系下的坐标偏移量，算出G54坐标系下的实际机床坐标；

步骤2：根据刀具侧的刀尖点跟随数据计算得到的各轴局部坐标系之间的位置关系，算出刀尖点在工件坐标系下的坐标；

步骤3：根据支撑侧的支撑点跟随数据计算得到的各轴局部坐标系之间的位置关系，算出支撑点在工件坐标系下的坐标；

步骤4：将刀尖点与支撑点之间的距离修正为刀尖点与支撑点的连线沿刀轴方向的投影距离；

步骤5：通过剩余壁厚估计，判断刀具侧与支撑侧的碰撞距离；

所述各轴局部坐标系是指机床绝对坐标系下X轴、Y轴、Z轴、A轴和B轴。

2.根据权利要求1所述的用于双五轴镜像铣设备的防碰撞方法，其特征在于，所述步骤2包括：

步骤2.1：根据刀尖点跟随数据计算得到A1轴局部坐标系相对于C1轴局部坐标系的位置(L_cax1,L_cay1,L_caz1)；

步骤2.2：根据刀尖点跟随数据计算得到主轴端面中心点局部坐标系相对于A1轴局部坐标系的位置(L_atx1,L_aty1,L_atz1)；

步骤2.3：主轴端面中心点(x₁₀,y₁₀,z₁₀)在工件坐标系下的坐标为：

步骤2.4：刀尖点(x₁,y₁,z₁)在工件坐标系下的坐标可以表示为：

其中，L_t表示在数控系统中设定的刀具长度，X₁、Y₁、Z₁、C₁、A₁分别表示当前机床刀具侧各轴在G54坐标系下的机床坐标，A、C分别表示当前刀具侧A轴和C轴的角度。

3.根据权利要求1所述的用于双五轴镜像铣设备的防碰撞方法，其特征在于，所述步骤3包括：

步骤3.1：根据计算得到A2轴局部坐标系相对于B2轴局部坐标系的位置(L_bax2,L_bay2,L_baz2)；

步骤3.2：根据计算得到支撑点局部坐标系相对于A2轴局部坐标系的位置(L_atx2,L_aty2,L_atz2)；

步骤3.3：支撑点在工件坐标系下的坐标为：

其中，X₂、Y₂、Z₂、A₂、B₂分别表示当前机床支撑侧各轴在G54坐标系下的机床坐标。

4.根据权利要求1所述的用于双五轴镜像铣设备的防碰撞方法，其特征在于，所述步骤4包括：

步骤4.1：将刀尖点与支撑点的连线

表示为：

步骤4.2：刀轴方向

表示为：

步骤4.3：刀尖点与支撑点之间的距离记为刀尖点与支撑点的连线

沿刀轴方向的投影距离d表示为：

其中，刀尖点坐标表示为(x₁,y₁,z₁)，支撑点坐标表示为(x₂,y₂,z₂)，i₁,j₁,k₁分别表示刀轴在x、y和z轴方向的分量，A₁表示为刀具侧旋转轴A轴的角度，C₁表示为刀具侧旋转轴C轴的角度。

5.一种用于双五轴镜像铣设备的防碰撞系统，其特征在于，采用如权利要求1所述的用于双五轴镜像铣设备的防碰撞方法进行防碰撞，包括：

厚度测量模块：借助非接触式的水浸式超声波探头，在设定长度内自动获取测量法向量，实时测量得到在线厚度；

数据采集模块：通过超声厚度仪采集在线厚度，将在线厚度进行预处理并存储；

数控模块：基于在线厚度，执行测量程序，得到程序运行结果，根据程序运行结果计算补偿数据，根据补偿数据对机床参数进行调整，生成控制指令控制运动机构；

运动机构模块：根据控制指令实现双五轴镜像铣设备的顶撑头随双五轴镜像铣设备的切削铣头同步运动。

6.根据权利要求5所述的用于双五轴镜像铣设备的防碰撞系统，其特征在于，所述测量程序是基于西门子数控系统进行编程。

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