CN116400642B - 机床精度补偿方法、装置、存储介质及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例公开了机床精度补偿方法、装置、存储介质及电子设备，涉及多轴机床技术领域，包括：获得机床的A、B摆头在实际摆动位置下，球头的实际球心三维坐标；根据基准球心三维坐标与实际球心三维坐标，分别获得每一坐标轴方向上的矢量差信息；根据机床的参数补偿值与矢量差信息，获得目标补偿值；其中，目标补偿值用于在实际摆动位置下对机床的精度补偿。本申请以初始位置与实际位置下的球心坐标矢量差作为精度偏差，将机床固有的参数补偿值与实际获得的精度偏差相结合，综合得到目标补偿值实现更准确的补偿，以程序调用的方式自动执行，避免人工干预，减小人为误差，精度检测效率更高、更稳定，有效提升机床精度补偿的质量。
Description
技术领域
本申请涉及多轴机床技术领域，具体涉及一种机床精度补偿方法、装置、存储介质及电子设备。
背景技术
随着科学技术的不断发展，作为工业母机的数控机床在结构设计及功能优化方面不断迭代提升，数控机床五轴联动技术越发趋于成熟，RTCP精度作为高档数控机床核心精度指标，直接影响数控机床加工质量。
而现目前机床RTCP精度的检测通常是采用千分表、检验棒等工具进行手工检测，检测的精度差、效率低，进而根据检测结果进行的补偿质量偏低，机床的工作效果大打折扣。
发明内容
本申请的主要目的在于提供一种机床精度补偿方法、装置、存储介质及电子设备，旨在解决现有技术中机床精度补偿质量偏低的问题。
为了上述目的，本申请的实施例采用的技术方案如下：
第一方面，本申请实施例提供了一种机床精度补偿方法，应用于机床精度补偿装置，装置包括校验棒与测头，校验棒包括球头，测头安装在BA双摆头五轴机床的工作台，校验棒安装在刀库，包括以下步骤：
利用测头，获得机床的A、B摆头在实际摆动位置下，球头的实际球心三维坐标；
根据基准球心三维坐标与实际球心三维坐标，分别获得每一坐标轴方向上的矢量差信息；其中，基准球心三维坐标为在机床的A、B摆头在初始位置下获得；
根据基准球心三维坐标与实际球心三维坐标，分别获得每一坐标轴方向上的矢量差信息之前，机床精度补偿方法还包括：
利用测头，获得机床的A、B摆头在初始位置下，基准球心X轴坐标和基准球心Y轴坐标；
移动机床的直线轴，以使测头位于坐标与基准球心X轴坐标和基准球心Y轴坐标相同的位置，获得球头的顶部Z轴坐标；
根据旋转中心到主轴端面的距离和球头的顶部Z轴坐标，获得基准球心Z轴坐标；
根据旋转中心到主轴端面的距离和球头的顶部Z轴坐标，获得基准球心Z轴坐标之前，机床精度补偿方法还包括：
在机床的摆头的摆动范围内，且关于摆头的初始位置对称的摆动位置下，获得球头的第一球心坐标和第二球心坐标；
根据校验棒的长度、摆头的单摆角度、第一球心坐标以及第二球心坐标，获得旋转中心到主轴端面的距离；
根据校验棒的长度、摆头的单摆角度、第一球心坐标以及第二球心坐标，获得旋转中心到主轴端面的距离，包括：
根据校验棒的长度、摆头的单摆角度、第一球心坐标以及第二球心坐标，分别计算在摆头的摆动范围内，旋转中心到主轴端面的距离，获得第一旋转中心到主轴端面的距离和第二旋转中心到主轴端面的距离；
根据第一旋转中心到主轴端面的距离与第二旋转中心到主轴端面的距离的平均值，获得旋转中心到主轴端面的距离；
根据基准球心X轴坐标、基准球心Y轴坐标以及基准球心Z轴坐标，获得基准球心三维坐标；
根据机床的参数补偿值与矢量差信息，获得目标补偿值；其中，目标补偿值用于在实际摆动位置下对机床的精度补偿。
在第一方面的一种可能实现方式中，利用测头，获得机床的A、B摆头在实际摆动位置下，球头的实际球心三维坐标，包括：
利用测头，采用多层圆度坐标计算法，获得机床的A、B摆头在实际摆动位置下，球头的实际球心三维坐标。
在第一方面的一种可能实现方式中，利用测头，采用多层圆度坐标计算法，获得机床的A、B摆头在实际摆动位置下，球头的实际球心三维坐标，包括：
利用测头，获得机床的A、B摆头在实际摆动位置下，球头上的多层圆度坐标；
根据球头上的多层圆度坐标中，每一层圆度坐标的平均值，获得若干单层圆度坐标；
根据若干单层圆度坐标的平均值，获得球头的实际球心三维坐标。
在第一方面的一种可能实现方式中，根据基准球心三维坐标与实际球心三维坐标，分别获得每一坐标轴方向上的矢量差信息之后，机床精度补偿方法还包括：
判断每一坐标轴方向上的矢量差信息是否大于预设精度误差阈值，在判断的结果为是的情况下，执行机床报警处理。
第二方面，本申请实施例提供了一种机床精度补偿装置，装置包括校验棒与测头，校验棒包括球头，测头安装在BA双摆头五轴机床的工作台，校验棒安装在刀库，装置还包括：
测量模块，测量模块用于利用测头，获得机床的A、B摆头在实际摆动位置下，球头的实际球心三维坐标；
矢量差获得模块，矢量差获得模块用于根据基准球心三维坐标与实际球心三维坐标，分别获得每一坐标轴方向上的矢量差信息；其中，基准球心三维坐标为在机床的A、B摆头在初始位置下获得；
根据基准球心三维坐标与实际球心三维坐标，分别获得每一坐标轴方向上的矢量差信息之前，机床精度补偿方法还包括：
利用测头，获得机床的A、B摆头在初始位置下，基准球心X轴坐标和基准球心Y轴坐标；
移动机床的直线轴，以使测头位于坐标与基准球心X轴坐标和基准球心Y轴坐标相同的位置，获得球头的顶部Z轴坐标；
根据旋转中心到主轴端面的距离和球头的顶部Z轴坐标，获得基准球心Z轴坐标；
根据旋转中心到主轴端面的距离和球头的顶部Z轴坐标，获得基准球心Z轴坐标之前，机床精度补偿方法还包括：
在机床的摆头的摆动范围内，且关于摆头的初始位置对称的摆动位置下，获得球头的第一球心坐标和第二球心坐标；
根据校验棒的长度、摆头的单摆角度、第一球心坐标以及第二球心坐标，获得旋转中心到主轴端面的距离；
根据校验棒的长度、摆头的单摆角度、第一球心坐标以及第二球心坐标，获得旋转中心到主轴端面的距离，包括：
根据校验棒的长度、摆头的单摆角度、第一球心坐标以及第二球心坐标，分别计算在摆头的摆动范围内，旋转中心到主轴端面的距离，获得第一旋转中心到主轴端面的距离和第二旋转中心到主轴端面的距离；
根据第一旋转中心到主轴端面的距离与第二旋转中心到主轴端面的距离的平均值，获得旋转中心到主轴端面的距离；
根据基准球心X轴坐标、基准球心Y轴坐标以及基准球心Z轴坐标，获得基准球心三维坐标；
补偿模块，补偿模块用于根据机床的参数补偿值与矢量差信息，获得目标补偿值；其中，目标补偿值用于在实际摆动位置下对机床的精度补偿。
第三方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，储存有计算机程序，计算机程序被处理器加载执行时，实现如上述第一方面中任一项提供的机床精度补偿方法。
第四方面，本申请实施例提供一种电子设备，包括处理器及存储器，其中，
存储器用于存储计算机程序；
处理器用于加载执行计算机程序，以使电子设备执行如上述第一方面中任一项提供的机床精度补偿方法。
与现有技术相比，本申请的有益效果是：
本申请实施例提出的一种机床精度补偿方法、装置、存储介质及电子设备，包括：利用测头，获得机床的A、B摆头在实际摆动位置下，球头的实际球心三维坐标；根据基准球心三维坐标与实际球心三维坐标，分别获得每一坐标轴方向上的矢量差信息；其中，基准球心三维坐标为在机床的A、B摆头在初始位置下获得；根据机床的参数补偿值与矢量差信息，获得目标补偿值；其中，目标补偿值用于在实际摆动位置下对机床的精度补偿。本申请的方法通过测头代替人工检测，以摆头在初始位置下的球心坐标为基准，利用摆头在实际具有摆动的位置下的球心坐标与基准坐标来获取空间中每一坐标轴方向上的矢量差信息，也即实现机床的精度检测，准确、高效得到机床的精度偏差，由于自动化的机床具备自我补偿的功能，在将机床固有的参数补偿值与实际获得的精度偏差相结合，避免利用固有参数补偿值单独进行补偿的误差偏大，综合得到目标补偿值实现更准确的补偿，有效提升了机床精度补偿的质量。
附图说明
图1为本申请实施例涉及的硬件运行环境的电子设备的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的机床精度补偿方法的流程示意图；
图3为本申请实施例提供的机床精度补偿装置的功能模块示意图；
图4为本申请实施例提供的机床精度补偿方法的应用场景示意图；
图5为本申请实施例提供的机床精度补偿方法中获得旋转中心到主轴端面的距离的原理图；
图6为本申请实施例提供的机床精度补偿方法中每一坐标轴方向上的矢量差信息的示意图；
图中标记：101-处理器，102-通信总线，103-网络接口，104-用户接口，105-存储器，1-球头，2-测头，3-测头固定基座，4-工作台。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本申请实施例的主要解决方案是：提出一种机床精度补偿方法、装置、存储介质及电子设备，包括：利用测头，获得机床的A、B摆头在实际摆动位置下，球头的实际球心三维坐标；根据基准球心三维坐标与实际球心三维坐标，分别获得每一坐标轴方向上的矢量差信息；其中，基准球心三维坐标为在机床的A、B摆头在初始位置下获得；根据机床的参数补偿值与矢量差信息，获得目标补偿值；其中，目标补偿值用于在实际摆动位置下对机床的精度补偿。
随着科学技术的不断发展，作为工业母机的数控机床在结构设计及功能优化方面不断迭代提升，数控机床五轴联动技术越发趋于成熟，RTCP精度作为高档数控机床核心精度指标，直接影响数控机床加工质量。近几年我国各大主机厂先后引进了一种3-PRS并联结构数控机床组建的铝合金加工生产线，进行大型复杂航空机构件加工。该机床结构为卧式加工中心，摆头为BA型结构，使用三个直线轴独立运动模拟摆角动作，旋转中心为刀具中心点（RTCP），并联结构机床因其高效、高精度加工性能，深受航空企业的认可，在航空制造业得到很好运用。
但目前并联结构机床的RTCP精度检测通常采用检验棒、千分表或其他类似功能的工具依靠专业人员手动检测，需要人工反复调整表架，并对千分表进行读数，整体检测和补偿步骤较为繁琐，容易造成人为检测误差，且测量时间较长，业内都在积极寻求解决办法，如：
申请号：CN202022963885.9，一种五轴机床快速检测RTCP精度装置，通过三个百分表分别架设在X、Y、Z方向，可以同时检测X、Y、Z三个方向的矢量偏差，但这种检测方法与传统方式类似，且架设百分表的精度要求过高，操作较为繁琐。
申请号：CN201810699394.2，一种五轴激光加工设备RTCP精度补偿方法、申请号：CN202110182396.6，一种五轴数控机床旋转轴结构参数误差补偿方法，两个技术方案均通过相应工装和位移传感器检测各轴轴线矢量偏差，该方法依靠工装和位移传感器进行检测，操作步骤繁琐，对调试人员要求过高，无法实现自动化测量，只适合小范围推广。
因此，为改变人工检测效率低下、人工检测和补偿时误差较大的现状，稳定检测结果以提升补偿精度的质量，本申请提供一种解决方案，通过测头代替人工检测，以摆头在初始位置下的球心坐标为基准，利用摆头在实际具有摆动的位置下的球心坐标与基准坐标来获取空间中每一坐标轴方向上的矢量差信息，也即实现机床的精度检测，准确、高效得到机床的精度偏差，由于自动化的机床具备自我补偿的功能，在将机床固有的参数补偿值与实际获得的精度偏差相结合，避免利用固有参数补偿值单独进行补偿的误差偏大，综合得到目标补偿值实现更准确的补偿，有效提升了机床精度补偿的质量。
参照附图1，附图1为本申请实施例方案涉及的硬件运行环境的电子设备的结构示意图，该电子设备可以包括：处理器101，例如中央处理器（Central Processing Unit，CPU），通信总线102、用户接口104，网络接口103，存储器105。其中，通信总线102用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口104可以包括显示屏（Display）、输入单元比如键盘（Keyboard），可选用户接口104还可以包括标准的有线接口、无线接口。网络接口103可选的可以包括标准的有线接口、无线接口（如无线保真（WIreless-FIdelity，WI-FI）接口）。存储器105可选的可以是独立于前述处理器101的存储装置，存储器105可以是高速的随机存取存储器（Random Access Memory，RAM）存储器，也可以是稳定的非易失性存储器（Non-Volatile Memory，NVM），例如至少一个磁盘存储器；处理器101可以是通用处理器，包括中央处理器、网络处理器等，还可以是数字信号处理器、专用集成电路、现场可编程门阵列或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
本领域技术人员可以理解，附图1中示出的结构并不构成对电子设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
如附图1所示，作为一种存储介质的存储器105中可以包括操作***、数据存储模块、网络通信模块、用户接口模块以及电子程序。
在附图1所示的电子设备中，网络接口103主要用于与网络服务器进行数据通信；用户接口104主要用于与用户进行数据交互；本申请中的处理器101、存储器105可以设置在电子设备中，电子设备通过处理器101调用存储器105中存储的机床精度补偿装置，并执行本申请实施例提供的机床精度补偿方法。
参照附图2，基于前述实施例的硬件设备，本申请的实施例提供一种机床精度补偿方法，应用于机床精度补偿装置，装置包括校验棒与测头，校验棒包括球头，测头安装在BA双摆头五轴机床的工作台，校验棒安装在刀库，包括以下步骤：
S10：利用测头，获得机床的A、B摆头在实际摆动位置下，球头的实际球心三维坐标。
在具体实施过程中，校验棒与测头2为本领域常用的测量工具，校验棒用于模拟刀具位置，安装在加工中心刀库上，安装在机床工作台4上的测头2即可以检测到与其配合的校验棒的球头1位置，如附图4所示，测头2可通过测头固定基座3安装在工作台4上，BA双摆头机床，即具有三个直线轴以及A、B两个转动轴的机床，A、B摆头各自控制一个旋转方向上刀具的转动。
在实际使用过程中，A、B摆头与主轴连接，实际位置是指在加工过程中刀具需要调整角度时，A、B摆头发生一定角度的摆动后的位置，此时根据测头可以获取球头在实际位置下，基于机床坐标系的三维坐标，也即实际球心三维坐标，其获取原理类似激光追踪仪测量标靶球的位置坐标。
S20：根据基准球心三维坐标与实际球心三维坐标，分别获得每一坐标轴方向上的矢量差信息；其中，基准球心三维坐标为在机床的A、B摆头在初始位置下获得。
在具体实施过程中，本申请实施例中所说的初始位置为如附图4所示的场景下，校验棒的轴线与主轴的轴线重合，且垂直于工作台4的位置，也即此时A、B摆头的摆角均为零时的位置，采用同样的方法可以利用测头测量球头1在该位置下，基于机床坐标系的三维坐标，也即基准球心三维坐标。机床坐标系为如附图6所示的示意图中，XYZ轴所表示的坐标系。每一坐标轴方向上的矢量差信息，即为基准球心三维坐标与实际球心三维坐标对应坐标的差值，如附图6所示，以基准球心为原点建立基准坐标系X1Y1Z1，每一个坐标轴与机床坐标系的坐标轴对应，n角度是球心，也即在具有摆动角度的情况下，球心的实际位置，对应的矢量差即为对应坐标值的差值，记为△X、△Y、△Z，即为机床的精度偏差。
S30：根据机床的参数补偿值与矢量差信息，获得目标补偿值；其中，目标补偿值用于在实际摆动位置下对机床的精度补偿。
在具体实施过程中，机床的参数补偿值为数控机床利用自身的内置程序进行补偿的补偿值，是一个具备普遍适应性的数值，能够根据实际情况下的加工位置，根据对应的参数补偿值调用程序进行补偿，但实际上，在加工过程中，刀具的回转可能对刀位点位置有影响，而机床固有的参数补偿无法补偿到这部分误差，因此将矢量差信息与机床的参数补偿值结合，避免片面的补偿造成的误差过大，综合零件工位与刀具点偏差，以在实际摆动位置下对机床的精度进行准确补偿，提高机床工作的效果。
本实施例中，通过测头代替人工检测，以摆头在初始位置下的球心坐标为基准，利用摆头在实际具有摆动的位置下的球心坐标与基准坐标来获取空间中每一坐标轴方向上的矢量差信息，也即实现机床的精度检测，准确、高效得到机床的精度偏差，由于自动化的机床具备自我补偿的功能，在将机床固有的参数补偿值与实际获得的精度偏差相结合，避免利用固有参数补偿值单独进行补偿的误差偏大，综合得到目标补偿值实现更准确的补偿，将所有检测及补偿动作都通过程序化编译储存在机床内部控制器中，以程序调用的方式自动执行，避免人工干预，减小人为误差，精度检测效率更高、更稳定，有效提升了机床精度补偿的质量，保障零件加工质量。
在一种实施例中，根据基准球心三维坐标与实际球心三维坐标，分别获得每一坐标轴方向上的矢量差信息之前，机床精度补偿方法还包括：
利用测头，获得机床的A、B摆头在初始位置下，基准球心X轴坐标和基准球心Y轴坐标；
移动机床的直线轴，以使测头位于坐标与基准球心X轴坐标和基准球心Y轴坐标相同的位置，获得球头的顶部Z轴坐标；
根据旋转中心到主轴端面的距离和球头的顶部Z轴坐标，获得基准球心Z轴坐标；
根据基准球心X轴坐标、基准球心Y轴坐标以及基准球心Z轴坐标，获得基准球心三维坐标。
在具体实施过程中，由于是在空间坐标系中，基准球心三维坐标包括X、Y、Z三轴坐标，而在初始位置下，主轴的轴线垂直于工作台4，因此测头2位于轴线上，点位坐标在X、Y轴上就是相同，仅在Z轴方向有区别，因此先获得基准球心X轴坐标和基准球心Y轴坐标，然后通过移动机床的直线轴调整，使得测头2的位置来到所测量的基准球心位置来测量球头Z坐标，由于测头2与球头1均具有一定的体积，无法等效视为点位，因为只能通过接触来测得球头1的顶部Z坐标，测得之后根据线段关系，基准球心Z轴坐标的绝对值就等于所测得的球头的顶部Z坐标绝对值减去、旋转中心到主轴端面的距离、球头半径以及测头半径，则能得到基准球心Z轴坐标，如此一来，基准球心在每一坐标轴上的坐标均已获得，则可以得到基准球心三维坐标。
在一种实施例中，根据旋转中心到主轴端面的距离和球头的顶部Z轴坐标，获得基准球心Z轴坐标之前，机床精度补偿方法还包括：
在机床的摆头的摆动范围内，且关于摆头的初始位置对称的摆动位置下，获得球头的第一球心坐标和第二球心坐标；
根据校验棒的长度、摆头的单摆角度、第一球心坐标以及第二球心坐标，获得旋转中心到主轴端面的距离。
在具体实施过程中，对旋转中心到主轴端面的距离进行校验，以提升该数据的准确性，如附图5中的a图所示，以任一个摆头为基础，其相对初始位置发生了对称的摆动，旋转中心点A以及两次摆动位置的球心构成了等腰三角形，两次摆动的主轴端面中心点分别为B与B’，提取出的三角形如附图5中的b图所示，在摆动角度可以人为控制的情况下，根据两次摆动下球心在摆动方向的坐标差值即可以获得该虚拟等腰三角形的底边，而腰长则为旋转中心到主轴端面的距离与校验棒的长度之和，已知单次摆动角度，以及该角所对的边长，在直角三角形中，根据其正弦值则可以得到斜边长度，而用斜边长度减去已知的校验棒长度，则获得旋转中心到主轴端面的距离。如附图5所示为单次摆动角度为30度，所构成的虚拟三角形则为正三角形，作为三边相等的特殊三角形，坐标之差就可以得到单边长度，那么旋转中心到主轴端面的距离与校验棒长度之和就已经得到，此时就不必要再利用角度进行计算。
在一种实施例中，根据校验棒的长度、摆头的单摆角度、第一球心坐标以及第二球心坐标，获得旋转中心到主轴端面的距离，包括：
根据校验棒的长度、摆头的单摆角度、第一球心坐标以及第二球心坐标，分别计算在摆头的摆动范围内，旋转中心到主轴端面的距离，获得第一旋转中心到主轴端面的距离和第二旋转中心到主轴端面的距离；
根据第一旋转中心到主轴端面的距离与第二旋转中心到主轴端面的距离的平均值，获得旋转中心到主轴端面的距离。
在具体实施过程中，由于是双摆头机床，能在两个方向发生摆动，为提升检测准确性，综合多角度数据进行校验，具体的，按照前述相同的方法，以两个摆角为基础分别获得两个旋转中心到主轴端面的距离数据，也即第一旋转中心到主轴端面的距离和第二旋转中心到主轴端面的距离，根据两次的数据求平均，则获得更为精确的旋转中心到主轴端面的距离，进一步提升精度检测与补偿的准确。
在一种实施例中，利用测头，获得机床的A、B摆头在实际摆动位置下，球头的实际球心三维坐标，包括：
利用测头，采用多层圆度坐标计算法，获得机床的A、B摆头在实际摆动位置下，球头的实际球心三维坐标。
在具体实施过程中，为减少球头1表面局部精度误差带来的影响，本申请实施例采用多层圆度坐标计算法来获得球头的实际球心三维坐标，多层圆度计算法也即利用同样的球心测量不同半径的圆上的圆度坐标，来逐步逼近实际所要测量的球体，具体来说：
利用测头，采用多层圆度坐标计算法，获得机床的A、B摆头在实际摆动位置下，球头的实际球心三维坐标，包括：
利用测头，获得机床的A、B摆头在实际摆动位置下，球头上的多层圆度坐标；
根据球头上的多层圆度坐标中，每一层圆度坐标的平均值，获得若干单层圆度坐标；
根据若干单层圆度坐标的平均值，获得球头的实际球心三维坐标。
在具体实施过程中，每一层的圆度坐标，是根据摆动位置，分别沿X、Y轴正负方向逼近球头所测量的球体上的圆度坐标，然后再分别根据X轴方向与Y轴方向上坐标的平均值，计算出精确的实际球心三维坐标，但需要注意，由于多层圆度坐标计算法仅关注球体上的X、Y轴数据，因此本实施例中用于获得实际球心三维坐标的X、Y轴坐标，实际球心三维坐标的Z轴坐标则可以根据前述实施例的方式获得。
在一种实施例中，根据基准球心三维坐标与实际球心三维坐标，分别获得每一坐标轴方向上的矢量差信息之后，机床精度补偿方法还包括：
判断每一坐标轴方向上的矢量差信息是否大于预设精度误差阈值，在判断的结果为是的情况下，执行机床报警处理。
在具体实施过程中，由于机床在实际操作下面临着超程等问题，矢量差过大则反映出机床精度已经出现较大故障，依据该矢量差信息进行的修正可能会因摆角、直线轴运动超程等无法完成，在此情况下需要设定确保安全的阈值，也即预设精度误差阈值，如果矢量差信息超过了该阈值，则需要报警处理，以便相关人员进行检修。在矢量差信息未超过该阈值的情况下，则可以进行自动修正，修正可依据提前生成的精度补偿表，该补偿表根据摆角度数与其对应的参数补偿值与矢量差生成，也即每一个摆角度数均对应的有一个明确的目标补偿值，通过机床内部程序的简单调用即可以实现对机床的精度补偿。
参照附图4-附图6，在一种实施方式下，对本申请作进一步说明：
将测头固定基座3安装在工作台4上，将测头2安装在测头固定基座3上，将校验棒安装在刀库中，执行编译的测量程序驱动测头2对球头1进行测量，移动摆角至A30/B0，分别沿X、Y轴正负方向逼近球头1测量球体上的多层圆度坐标，则第一个圆的坐标为[（X1、X2）、（Y1、Y2）]，第二个圆为[（X3、X4）、（Y3、Y4）]，以此类推得到第n个圆为[（Xn、Xn+1）、（Yn、Yn+1）]，每一个圆的坐标各求平均，如第一个圆的X轴坐标为X1与X2的平均值Xa1，Y轴坐标为Y1与Y2的平均值Ya1，即圆1中心坐标为（Xa1、Ya1），以此类推，得到第n个圆的中心坐标为（Xan、Yan），将所有圆的坐标值再进行平均，得到实际球心坐标，即实际球心X轴坐标CENT1_X1=（Xa1+ Xa2+…+ Xan）/n，实际球心Y轴坐标CENT1_Y1=（Ya1+ Ya2+…+ Yan）/n。按照相同的原理，将摆角移动至A-30/B0，计算获得该位置下的实际球心坐标CENT1_X2、CENT1_Y2
而后将摆角A从30°移动至-30°，利用构成的等边三角形计算获得摆角A情况下，第一旋转中心到主轴端面的距离λ1=｜CENT_Y1- CENT_Y2｜-L，L为校验棒长度；摆角B情况下，第二旋转中心到主轴端面的距离λ2=｜CENT_X3- CENT_X4｜-L，然后两者平均得到旋转中心到主轴端面的距离λ=（λ1+λ2）/2。
移动摆角至A0/B0，按照前述相同方法测量获得基准球心三维坐标中X、Y轴坐标，即BALL_X、BALL_Y，移动机床直线轴，使测头2移动至的X、Y轴坐标来到BALL_X、BALL_Y处，测量球头的顶部Z轴坐标BALL_Z0，然后根据已知的球头半径R1、测头半径R2以及前述求得的旋转中心到主轴端面的距离λ，计算基准球心Z轴坐标BALL_Z=BALL_Z0-R1-R2-λ，也即，基准球心三维坐标则为BALL_X、BALL_Y、BALL_Z。
按照矩阵列表设定的摆角角度，依次检测A/B但摆角及复合角度时的球心坐标BALL_Xn、BALL_Yn、BALL_Zn，通过与A0/B0时的基准球心三维坐标相减，得出在各摆角时坐标的变化量，该变化量即为机床运动时在空间上的矢量差，具体为：△X1= BALL_X1- BALL_X、△Y1= BALL_Y1- BALL_Y、△Z1= BALL_Z1- BALL_Z……△Xn= BALL_Xn- BALL_X、△Yn=BALL_Yn- BALL_Y、△Zn= BALL_Zn- BALL_Z。
读取机床参数补偿值：
X11=COMP_VALUE[1,0]，Y11=COMP_VALUE[1,1],Z11=COMP_VALUE[1,2]，X11、Y11、Z11分别是指机床在1对应的角度时三个方向上的补偿值，则机床在n对应的角度时对应的补偿值可表示为：Xn1= COMP_VALUE[n,0]，Yn1= COMP_VALUE[n,1]，Zn1= COMP_VALUE[n,2]，将读取的补偿值与测量出的矢量差进行计算得出新的补偿值，则新的补偿值，也即目标补偿值为：
COMP_VALUE[1,0]=X11+△X1，
COMP_VALUE[1,1]=Y11+△Y1,
COMP_VALUE[1,2]=Z11+△Z1……
COMP_VALUE[n,0]=Xn1+△Xn，
COMP_VALUE[n,1]=Yn1+△Yn,
COMP_VALUE[n,2]=Zn1+△Zn；
计算后的结果生成精度补偿表，并设定精度误差阈值XM，当△Xn、△Yn、△Zn≤ XM时，程序自动调用精度补偿表，执行精度补偿；当△Xn、△Yn、△Zn＞ XM时，输出相应报警，提示需要专业维修人员处理。
参照附图3，基于与前述实施例中同样的发明构思，本申请实施例还提供一种机床精度补偿装置，装置包括校验棒与测头，校验棒包括球头，测头安装在BA双摆头五轴机床的工作台，校验棒安装在刀库，装置还包括：
测量模块，测量模块用于利用测头，获得机床的A、B摆头在实际摆动位置下，球头的实际球心三维坐标；
矢量差获得模块，矢量差获得模块用于根据基准球心三维坐标与实际球心三维坐标，分别获得每一坐标轴方向上的矢量差信息；其中，基准球心三维坐标为在机床的A、B摆头在初始位置下获得；
补偿模块，补偿模块用于根据机床的参数补偿值与矢量差信息，获得目标补偿值；其中，目标补偿值用于在实际摆动位置下对机床的精度补偿。
本领域技术人员应当理解，实施例中的各个模块的划分仅仅是一种逻辑功能的划分，实际应用时可以全部或部分集成到一个或多个实际载体上，且这些模块可以全部以软件通过处理单元调用的形式实现，也可以全部以硬件的形式实现，或是以软件、硬件结合的形式实现，需要说明的是，本实施例中机床精度补偿装置中各模块是与前述实施例中的机床精度补偿方法中的各步骤一一对应，因此，本实施例的具体实施方式可参照前述机床精度补偿方法的实施方式，这里不再赘述。
基于与前述实施例中同样的发明构思，本申请的实施例还提供一种计算机可读存储介质，储存有计算机程序，计算机程序被处理器加载执行时，实现如本申请实施例提供的机床精度补偿方法。
此外，基于与前述实施例中同样的发明构思，本申请的实施例还提供一种电子设备，至少包括有处理器及存储器，其中，
存储器用于存储计算机程序；
处理器用于加载执行计算机程序，以使电子设备执行如本申请实施例提供的机床精度补偿方法。
在一些实施例中，计算机可读存储介质可以是FRAM、ROM、PROM、EPROM、EEPROM、闪存、磁表面存储器、光盘、或CD-ROM等存储器；也可以是包括上述存储器之一或任意组合的各种设备。计算机可以是包括智能终端和服务器在内的各种计算设备。
在一些实施例中，可执行指令可以采用程序、软件、软件模块、脚本或代码的形式，按任意形式的编程语言（包括编译或解释语言，或者声明性或过程性语言）来编写，并且其可按任意形式部署，包括被部署为独立的程序或者被部署为模块、组件、子例程或者适合在计算环境中使用的其它单元。
作为示例，可执行指令可以但不一定对应于文件***中的文件，可以可被存储在保存其它程序或数据的文件的一部分，例如，存储在超文本标记语言（HTML，Hyper TextMarkup Language）文档中的一个或多个脚本中，存储在专用于所讨论的程序的单个文件中，或者，存储在多个协同文件（例如，存储一个或多个模块、子程序或代码部分的文件）中。
作为示例，可执行指令可被部署为在一个计算设备上执行，或者在位于一个地点的多个计算设备上执行，又或者，在分布在多个地点且通过通信网络互连的多个计算设备上执行。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者***不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者***所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者***中还存在另外的相同要素。
上述本申请实施例顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述 实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通 过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本申请的 技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质（如只读存储器/随机存取存储器、磁碟、光 盘）中，包括若干指令用以使得一台多媒体终端设备(可以是手机，计算机，电视接收机，或者网络设备等)执行本申请各个实施例的方法。
综上，本申请提供的一种机床精度补偿方法、装置、存储介质及电子设备，通过测头代替人工检测，以摆头在初始位置下的球心坐标为基准，利用摆头在实际具有摆动的位置下的球心坐标与基准坐标来获取空间中每一坐标轴方向上的矢量差信息，也即实现机床的精度检测，准确、高效得到机床的精度偏差，由于自动化的机床具备自我补偿的功能，在将机床固有的参数补偿值与实际获得的精度偏差相结合，避免利用固有参数补偿值单独进行补偿的误差偏大，综合得到目标补偿值实现更准确的补偿，将所有检测及补偿动作都通过程序化编译储存在机床内部控制器中，以程序调用的方式自动执行，避免人工干预，减小人为误差，精度检测效率更高、更稳定，有效提升了机床精度补偿的质量，保障零件加工质量。
以上所述仅为本申请的较佳实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种机床精度补偿方法，其特征在于，应用于机床精度补偿装置，所述装置包括校验棒与测头，所述校验棒包括球头，所述测头安装在BA双摆头五轴机床的工作台，所述校验棒安装在刀库，包括以下步骤：
利用所述测头，获得所述机床的A、B摆头在实际摆动位置下，所述球头的实际球心三维坐标；
根据基准球心三维坐标与所述实际球心三维坐标，分别获得每一坐标轴方向上的矢量差信息；其中，所述基准球心三维坐标为在所述机床的A、B摆头在初始位置下获得；
所述根据基准球心三维坐标与所述实际球心三维坐标，分别获得每一坐标轴方向上的矢量差信息之前，所述机床精度补偿方法还包括：
利用所述测头，获得所述机床的A、B摆头在初始位置下，所述基准球心X轴坐标和所述基准球心Y轴坐标；
移动所述机床的直线轴，以使所述测头位于坐标与所述基准球心X轴坐标和所述基准球心Y轴坐标相同的位置，获得所述球头的顶部Z轴坐标；
根据旋转中心到主轴端面的距离和所述球头的顶部Z轴坐标，获得所述基准球心Z轴坐标；
所述根据旋转中心到主轴端面的距离和所述球头的顶部Z轴坐标，获得所述基准球心Z轴坐标之前，所述机床精度补偿方法还包括：
在所述机床的摆头的摆动范围内，且关于所述摆头的初始位置对称的摆动位置下，获得所述球头的第一球心坐标和第二球心坐标；
根据所述校验棒的长度、所述摆头的单摆角度、所述第一球心坐标以及所述第二球心坐标，获得所述旋转中心到主轴端面的距离；
所述根据所述校验棒的长度、所述摆头的单摆角度、所述第一球心坐标以及所述第二球心坐标，获得所述旋转中心到主轴端面的距离，包括：
根据所述校验棒的长度、所述摆头的单摆角度、所述第一球心坐标以及所述第二球心坐标，分别计算在所述摆头的摆动范围内，所述旋转中心到主轴端面的距离，获得第一旋转中心到主轴端面的距离和第二旋转中心到主轴端面的距离；
根据所述第一旋转中心到主轴端面的距离与所述第二旋转中心到主轴端面的距离的平均值，获得所述旋转中心到主轴端面的距离；
根据所述基准球心X轴坐标、所述基准球心Y轴坐标以及所述基准球心Z轴坐标，获得所述基准球心三维坐标；
根据所述机床的参数补偿值与所述矢量差信息，获得目标补偿值；其中，所述目标补偿值用于在实际摆动位置下对所述机床的精度补偿。
2.根据权利要求1所述的机床精度补偿方法，其特征在于，所述利用所述测头，获得所述机床的A、B摆头在实际摆动位置下，所述球头的实际球心三维坐标，包括：
利用所述测头，采用多层圆度坐标计算法，获得所述机床的A、B摆头在实际摆动位置下，所述球头的实际球心三维坐标。
3.根据权利要求2所述的机床精度补偿方法，其特征在于，所述利用所述测头，采用多层圆度坐标计算法，获得所述机床的A、B摆头在实际摆动位置下，所述球头的实际球心三维坐标，包括：
利用所述测头，获得所述机床的A、B摆头在实际摆动位置下，所述球头上的多层圆度坐标；
根据所述球头上的多层圆度坐标中，每一层圆度坐标的平均值，获得若干单层圆度坐标；
根据若干所述单层圆度坐标的平均值，获得所述球头的实际球心三维坐标。
4.根据权利要求1所述的机床精度补偿方法，其特征在于，所述根据基准球心三维坐标与所述实际球心三维坐标，分别获得每一坐标轴方向上的矢量差信息之后，所述机床精度补偿方法还包括：
判断所述每一坐标轴方向上的矢量差信息是否大于预设精度误差阈值，在判断的结果为是的情况下，执行机床报警处理。
5.一种机床精度补偿装置，其特征在于，所述装置包括校验棒与测头，所述校验棒包括球头，所述测头安装在BA双摆头五轴机床的工作台，所述校验棒安装在刀库，所述装置还包括：
测量模块，所述测量模块用于利用所述测头，获得所述机床的A、B摆头在实际摆动位置下，所述球头的实际球心三维坐标；
矢量差获得模块，所述矢量差获得模块用于根据基准球心三维坐标与所述实际球心三维坐标，分别获得每一坐标轴方向上的矢量差信息；其中，所述基准球心三维坐标为在所述机床的A、B摆头在初始位置下获得；
所述根据基准球心三维坐标与所述实际球心三维坐标，分别获得每一坐标轴方向上的矢量差信息之前，所述机床精度补偿方法还包括：
利用所述测头，获得所述机床的A、B摆头在初始位置下，所述基准球心X轴坐标和所述基准球心Y轴坐标；
移动所述机床的直线轴，以使所述测头位于坐标与所述基准球心X轴坐标和所述基准球心Y轴坐标相同的位置，获得所述球头的顶部Z轴坐标；
根据旋转中心到主轴端面的距离和所述球头的顶部Z轴坐标，获得所述基准球心Z轴坐标；
所述根据旋转中心到主轴端面的距离和所述球头的顶部Z轴坐标，获得所述基准球心Z轴坐标之前，所述机床精度补偿方法还包括：
在所述机床的摆头的摆动范围内，且关于所述摆头的初始位置对称的摆动位置下，获得所述球头的第一球心坐标和第二球心坐标；
根据所述校验棒的长度、所述摆头的单摆角度、所述第一球心坐标以及所述第二球心坐标，获得所述旋转中心到主轴端面的距离；
所述根据所述校验棒的长度、所述摆头的单摆角度、所述第一球心坐标以及所述第二球心坐标，获得所述旋转中心到主轴端面的距离，包括：
根据所述校验棒的长度、所述摆头的单摆角度、所述第一球心坐标以及所述第二球心坐标，分别计算在所述摆头的摆动范围内，所述旋转中心到主轴端面的距离，获得第一旋转中心到主轴端面的距离和第二旋转中心到主轴端面的距离；
根据所述第一旋转中心到主轴端面的距离与所述第二旋转中心到主轴端面的距离的平均值，获得所述旋转中心到主轴端面的距离；
根据所述基准球心X轴坐标、所述基准球心Y轴坐标以及所述基准球心Z轴坐标，获得所述基准球心三维坐标；
补偿模块，所述补偿模块用于根据所述机床的参数补偿值与所述矢量差信息，获得目标补偿值；其中，所述目标补偿值用于在实际摆动位置下对所述机床的精度补偿。
6.一种计算机可读存储介质，储存有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器加载执行时，实现如权利要求1-4中任一项所述的机床精度补偿方法。
7.一种电子设备，其特征在于，包括处理器及存储器，其中，
所述存储器用于存储计算机程序；
所述处理器用于加载执行所述计算机程序，以使所述电子设备执行如权利要求1-4中任一项所述的机床精度补偿方法。
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