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浅谈激光柔性加工系统的误差检测和补偿
 

激光柔性加工系统的过程实质上是一个数据采集、存储、传输和转换的过程。确保对数据和处理数据的处理路径的测量精度,对系统结构本身的要求有一个全面详细的了解和检测的准确性,并根据测试结果对系统的误差分析与补偿,对原结构的改进,以满足要求高精度加工。


激光加工机器人机械手是两个或三个轴,只需要简单的加工,而复杂的表面加工必须由高性能机器人,这是大型和高精度的5轴激光加工机器人,可以进行复杂的表面加工。如果整个系统是以机器人的框架为载体,从X轴、Y轴、Z轴的直角坐标系中三维运动,除了绕一个轴旋转外,c轴摆动。整个系统的处理范围和精度将大大提高。在三维激光加工的大工件前面一般采用的是机器人的骨架。因此,对整个系统进行检测和补偿,尤其是对机器人的误差检测显得尤为重要。



在激光加工、激光束垂直于表面的加工要求,确定焦距达到理想的精度在处理大空间范围内的工作,就需要意识到X轴、Y轴、Z轴的定位误差、直线度误差、轴线垂直度误差之间的运动误差和角。同时,有必要知道A和C的旋转和摆动的角度误差,并在系统的框架中的每个旋转主轴的态度。该系统需要检测各种各样的项目和不同类型的精度,使用普通仪器不仅需要多种仪器,而且还费时。例如,Y轴和X轴的检测,定位,Z轴精度,传统的方法是利用激光干涉仪,和各轴的直线度误差对应的尺或激光准直仪,检测角运动误差的激光干涉仪或电子水平仪等。


测量仪器的测量精度不同,特别是A、C轴不能测量。传统的测量仪器难以获得动态性能指标,近年来激光跟踪干涉仪被用于柔性系统的检测。激光跟踪干涉是一种基于激光干涉原理和伺服控制原理的新技术,用于测量物体的位姿,满足测量的需要。如图3所示,整个测量系统在立柱上,测量头可以绕水平轴和垂直轴旋转。该仪器可以测量空间方位角I,I和测量头和中心的反射镜之间的距离为1000 / s的采样速度李。将极坐标转换为直角坐标,得到测量点的空间坐标。如果精度要求较高如在微加工中可采用LM多坐标激光干涉仪纳米定位系统。


运动学模型的选择是决定机器人绝对精度的重要因素之一。有必要正确地模拟影响机器人姿态的各种因素。增加运动学模型的复杂度有助于提高机器人的绝对精度,同时也降低了其他机器人性能的成本特性,所以我们要考虑各方面的建模因素。在本文中,我们认为,基于网格的误差补偿方法适用于框架结构的机器人。该方法可以补偿几何误差和一些非几何误差。根据机器人补偿精度的要求,将激光加工机器人的工作空间划分为网格,如图4所示。根据不同补偿精度的要求,网格密度可以不同。




    X方向的误差补偿公式
    Dx=Jx-Li-1/Li-Li-1 Li-1≤Jx≤Li  J’x=Jx+Dx(Lxi-Lxi-1)+Lxi-1
    Y方向的误差补偿公式
    Dy=Jy-Lj-1/Lj-Lj-1  Lj-1≤Jy≤Lj  J’y=Jy+Dy(Lyi-Lyj-1)+Lyj-1
    Z方向的误差补偿公式
    Dz=Jz-Lk-1/Lk-Lk-1  Lk-1≤Jz≤Lk  J’z=Jz+Dz(Lzk-Lzk-1)+Lzk-1
    其中Li、Lj、Lk分别为X方向、Y方向和Z方向的网格点,Lxi、Lyj、Lzk分别为X方向、Y方向和Z方向的位置补偿值。在机器人系统未补偿前、机器人系统的最大误差为0.2mm、经过补偿后的机器人误差为0.04mm、完全满足机器人激光加工精度的要求。


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