JP7206037B2 - 運動学的較正 - Google Patents
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Description
q’=T・q ここでq=[x y z 1]T
位置(C1,1;B1)→位置(C2,1;B1)→位置(C3,1;B1)→...→位置(Cn,1;B1)→
位置(C1,2;B2)→位置(C2,2;B2)→位置(C3,2;B2)→...→位置(Cn,2;B2)→
位置(C1,3;B3)→位置(C2,3;B3)→位置(C3,3;B3)→...→位置(Cn,3;B3)→
...
位置(C1,m;Bm)→位置(C2,m;Bm)→位置(C3,m;Bm)→...→位置(Cn,m;Bm)
位置(C1;B1)→位置(C2;B1)→位置(C3;B1)→...→位置(Cn;B1)
→
位置(C1;B1)→位置(C1;B2)→位置(C1;B3)→...→位置(C1;Bm)
[1]S.Weikert著,R-Test,a New Device for Accuracy Measurements on Five Axis Machine Tools,CIRP Annals-Manufacturing Technology,53/1,2004年,429頁-432頁
[2]Touch probe cycle 451 in Heidenhain Benutzer-Handbuch Zyklenprogrammierung iTNC530,2010年
[3]T.Bajd等著,Chapter 2 in Robotics,Springer,2010年
[4]D.M.BatesおよびD.G.Watts著,Nonlinear Regression and its Applications,New York,Wiley,1988年
2 作業台
3 マシンヘッド
4 メインスピンドル
5 ジグ
6 較正ボール
7 タッチプローブ
A、B、C 作業台またはマシンヘッドの回転軸線
X、Y、Z 作業台またはマシンヘッドの線形軸線
Claims (14)
- 数値制御工作機械(1)用の較正方法であって、
前記数値制御工作機械(1)は、作業台(2)と、メインスピンドル(4)を備えたマシンヘッド(3)と、を含んでおり、
前記数値制御工作機械(1)は、さらに、少なくとも3つの線形軸線(X、Y、Z)と、少なくとも2つの回転軸線(A、B、C)と、を含んでおり、前記線形軸線(X、Y、Z)および前記回転軸線(A、B、C)によって、前記メインスピンドル(4)と前記作業台(2)とを相対的に動かすことが可能であり、
前記数値制御工作機械(1)は、前記作業台(2)上に取り付けられたジグ(5)を含んでおり、前記ジグ(5)は、較正ボール(6)を備えており、
前記メインスピンドル(4)にはタッチプローブ(7)が取り付けられており、
前記較正方法は、前記較正ボール(6)の1つの位置に対して、取り付けられている前記タッチプローブ(7)との少なくとも4回の接触測定で前記タッチプローブ(7)によって実施される、前記較正ボール(6)の位置を測定するステップを含んでおり、
前記回転軸線(A、B、C)を中心として前記作業台(2)または前記マシンヘッド(3)を回転させることによって、前記較正ボール(6)の位置を少なくとも3回変え、前記較正ボール(6)の位置を測定するステップを、前記較正ボール(6)の位置変化の度に繰り返し、
前記較正方法は、少なくとも3つの、前記較正ボール(6)の測定された位置から、前記作業台(2)と前記メインスピンドル(4)との間の相対的な運動によって生じる運動学誤差を補整する補整モデルを作成するために、運動学モデルを使用する、数値制御工作機械(1)用の較正方法において、
前記較正方法は、前記較正ボール(6)の位置を測定シーケンスによって測定し、前記測定シーケンスは、2つの回転軸線(A、C、B)を中心とした、前記較正ボール(6)の結合された運動を含んでおり、
第1の回転軸線(C、B、A)を中心とした測定は、第2の回転軸線(B、A、C)を中心とした回転位置運動をさせた後に、前記第1の回転軸線(C、B、A)を回転させながら、前記較正ボール(6)の位置を少なくとも3回測定することを、少なくとも2回行うことを含んでおり、
前記較正ボール(6)の位置を、前記線形軸線X、YおよびZの座標において測定し、測定した各較正ボール位置(Xk、Yk、Zk)を位置テーブルに記憶させ、
前記較正方法の前記運動学モデルは、前記回転軸線(A、B、C)の運動によって生じている運動学誤差を、前記位置テーブル内に記憶されている線形軸線位置(Xk、Yk、Zk)に基づいて計算する、
ことを特徴とする数値制御工作機械(1)用の較正方法。 - 前記運動学モデルは、前記回転軸線(A、B、C)の運動学誤差を考慮するために同次変換行列を使用して、前記作業台(2)と前記メインスピンドル(4)との間の前記相対的な運動を表す、
請求項1または2記載の数値制御工作機械(1)用の較正方法。 - 前記タッチプローブ(7)は、前記メインスピンドル(4)内に取り付けられており、前記タッチプローブ(7)は、トリガベースの接触測定デバイスであり、自身のトリガ信号を、前記数値制御工作機械(1)にワイヤレス伝送を通じて伝送し、前記タッチプローブ(7)は、機械加工される部品の位置を特定するためにも使用される、
請求項1記載の数値制御工作機械(1)用の較正方法。 - 前記運動学モデルによって作成された前記補整モデルは、前記作業台(2)と前記メインスピンドル(4)との間の相対的な運動によって生じている運動学誤差を補整するための最適化アルゴリズムを含んでいる、
請求項1記載の数値制御工作機械(1)用の較正方法。 - 前記運動学モデルは、前記回転軸線の運動学誤差(A0C、B0C、X0C、Y0C、A0B、C0B、X0B、Z0BまたはA0C、B0C、X0C、Y0C、B0A、C0A、Y0A、Z0Aそれぞれ)を特徴付ける8つの補整パラメータを考慮する、
請求項1から5までのいずれか1項記載の数値制御工作機械(1)用の較正方法。 - 前記運動学モデルは、前記較正ボールの理論的に正しい位置に関する前記較正ボール(6)の位置誤差を使用して、前記メインスピンドルに関する前記作業台の運動のポジショニング誤差を補整するための、前記数値制御工作機械(1)用の補整モデルを作成する、
請求項1から6までのいずれか1項記載の数値制御工作機械(1)用の較正方法。 - 補整モデルを作成する前記運動学モデルは、前記数値制御工作機械(1)外に位置する処理ユニットによって計算され、前記補整モデルは、通信手段によって、前記数値制御工作機械(1)の数値制御システムへと伝送される、
請求項1から7までのいずれか1項記載の数値制御工作機械(1)用の較正方法。 - 前記較正方法は、前記数値制御工作機械(1)のマシンコントロールユニットによって適用される、
ことを特徴とする請求項1から8までのいずれか1項記載の較正方法を使用する、数値制御工作機械(1)。 - 補整モデルを作成する前記運動学モデルは、前記数値制御工作機械(1)外に位置する処理ユニットによって計算され、計算された前記補整モデルは、前記処理ユニットから、電気通信手段を介して、前記数値制御工作機械(1)へと伝送される、
請求項9記載の数値制御工作機械(1)。 - 前記補整モデルは、電気通信手段によって、前記数値制御工作機械(1)の数値制御システムへと伝送される、
請求項8記載の数値制御工作機械(1)用の較正方法。 - 前記計算された前記補整モデルは、前記処理ユニットから、インターネットまたは電話接続を介して、前記数値制御工作機械(1)へと伝送される、
請求項10記載の数値制御工作機械(1)。 - 前記較正方法は、取り付けられている前記タッチプローブ(7)との5回の接触測定で前記タッチプローブ(7)によって実施される、前記較正ボール(6)の位置を測定するステップを含んでいる、
請求項1記載の数値制御工作機械(1)用の較正方法。 - 前記較正方法は、前記較正ボール(6)の位置を測定シーケンスによって測定し、前記測定シーケンスは、3つの回転軸線(A、C、B)を中心とした、前記較正ボール(6)の結合された運動を含んでいる、
請求項1記載の数値制御工作機械(1)用の較正方法。
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