买专利卖专利找龙图腾，真高效！ 查专利查商标用IPTOP,全免费！专利年费监控用IP管家,真方便！

龙图腾网获悉内蒙古工业大学申请的专利一种考虑误差耦合的数控机床几何误差测量辨识方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN116538911B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-16发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202211430309.5，技术领域涉及：G01B11/00；该发明授权一种考虑误差耦合的数控机床几何误差测量辨识方法是由郭世杰;季泽平;唐术锋;宋晓文;邹云鹤;张学炜;何晓东;宋晓娟设计研发完成，并于2022-11-15向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种考虑误差耦合的数控机床几何误差测量辨识方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种考虑误差耦合的数控机床几何误差测量辨识方法，首先建立目标轴的坐标系，其次在目标轴坐标系中建立测量坐标系，基于多体系统理论以及其次坐标变换建立机床目标轴的空间几何误差辨识模型，并考虑机床实际运动过程中的误差耦合情况，将误差耦合分量代入空间几何误差辨识模型，得到机床空间几何误差辨识方程，在机床行程空间内确定测量线与测量点。将测量所得数据代入空间几何误差辨识方程，即可快速获得机床平动轴3个定位误差、6个直线度误差、9个转角误差和3个垂直度误差。本发明能够快速辨识机床平动轴21项几何误差数据，并且考虑误差耦合情况，测量精度高、测量速度快，测量效率高，为机床误差补偿提供了理论依据。

本发明授权一种考虑误差耦合的数控机床几何误差测量辨识方法在权利要求书中公布了：1.一种考虑误差耦合的数控机床几何误差测量辨识方法，其特征在于，该方法包括如下步骤， 步骤1，根据多体系统理论与齐次坐标变换理论，推导数控机床几何误差辨识矩阵：在数控机床X轴坐标系中，选取一点a1x1,y1,z1，并基于这一点建立数控机床的测量坐标系，x1,y1,z1为数控机床的测量坐标系相对于数控机床的X轴坐标系的偏移量；在数控机床的测量坐标系中选取一点a2x2,y2,z2作为测量点，x2,y2,z2为数控机床测量坐标系下的a2点的坐标值，a2点沿数控机床X轴方向运动指令距离x后，到达运动终点a3x3,y3,z3，x3,y3,z3为数控机床测量坐标系下的a3点的坐标值；将数控机床X轴坐标系下3个点的坐标称为理想状态下的坐标，将数控机床测量坐标系下3点坐标称为实际状态下的坐标； 设数控机床X轴的运动矩阵x为数控机床导轨沿X轴运动的指令距离； 数控机床的测量坐标系相对于数控机床X轴坐标系的偏移矩阵x1,y1,z1为数控机床的测量坐标系相对于数控机床的X轴坐标系的偏移量； 数控机床导轨沿X轴运动时在数控机床的X轴坐标系中产生的误差矩阵为： 产生的6项几何误差元素分别为：沿数控机床X轴方向的定位误差δxX，沿数控机床Y轴方向的直线度误差δyX，沿数控机床Z轴方向的直线度误差δzX、绕数控机床X轴的滚转误差εxX，绕数控机床Y轴的俯仰误差εyX，绕数控机床Z轴的偏摆误差εzX； ①实际状态下，根据齐次坐标变换规则，数控机床测量坐标系下运动终点a3与测量点a2的坐标关系可由下式计算得出，即将a2点坐标值左乘一个数控机床导轨沿X轴运动时在数控机床的X轴坐标系中产生的误差矩阵Ex，再左乘一个数控机床X轴的运动矩阵Tx；其中，角标T表示矩阵的转置； 则1式为实际状态即数控机床测量坐标系下运动终点a3与测量点a2间的坐标变换关系； ②理想状态下，根据齐次坐标变换规则，数控机床X轴坐标系下运动终点a3与测量点a2的坐标关系可由下式计算得出，即将a2点坐标值左乘一个数控机床导轨沿X轴运动时在数控机床的X轴坐标系中产生的误差矩阵Ex，再左乘一个数控机床X轴的运动矩阵Tx，再左乘一个数控机床的测量坐标系相对于数控机床X轴坐标系的偏移矩阵Td； 2式为实际状态即数控机床X轴坐标系下a3点与a2点间的坐标变换关系； 若要将实际状态即数控机床测量坐标系下运动终点a3点坐标变换到理想状态即数控机床X轴坐标系下，则1式还需左乘一个数控机床的测量坐标系相对于数控机床X轴坐标系的偏移矩阵Td: 3式为实际状态即数控机床测量坐标系下a3点坐标与理想状态即数控机床X轴坐标系下的坐标变换关系； 2式与3式左右两边分别相等，则可推导出如下关系式： 则4式为数控机床X轴几何误差的辨识矩阵； 步骤2，计算数控机床直线度误差对定位误差的影响： 对于数控机床沿Y轴方向的直线度，使用激光干涉仪测量时需要用到直线度测量镜组，直线度测量镜组包括直线度干涉镜与直线度反射镜，测量时，将直线度干涉镜安装在数控机床主轴箱上，而直线度反射镜需要安装在数控机床导轨上，二者处于同一水平面且均垂直于导轨，因此数控机床沿Y轴方向的直线度对定位误差无影响；对于数控机床沿Z轴方向直线度误差来说，误差为0时，激光干涉仪所测导轨沿X轴方向的运动距离为x；若误差不为0，则激光干涉仪所测导轨沿X轴方向的运动距离为x′，数控机床沿Z轴方向直线度误差对数控机床定位误差的影响由下式计算得到： δxX′＝z1·δzX+δzX2x 其中，δxX′为数控机床沿Z轴方向的直线度误差对数控机床沿X轴方向的定位误差的影响值，z1为测量点a1位于数控机床X轴坐标系中的Z坐标，δzX为数控机床导轨沿X轴运动时沿Z轴方向的直线度误差值，x为数控机床导轨沿X轴的指令进给距离； 则数控机床导轨沿X轴的实际定位误差δxX可由下式计算得出： 其中，DxX为激光干涉仪测量得到的定位误差数据； 步骤3，计算数控机床转角误差对数控机床直线度误差的影响： 数控机床导轨沿X轴运动指令距离x后，激光干涉仪所测量的数控机床沿Y轴方向的直线度误差数据实际上是数控机床的导轨在X-Y平面固有倾角θ1造成的直线度δyX与数控机床绕Z轴产生的偏摆角εzX造成的直线度δyX′之和；几何关系如下所示： 其中，DyX为激光干涉仪测量得到的数控机床沿Y轴方向的直线度误差数据； 则数控机床沿Y轴方向直线度误差值可根据下式计算得出： δyX＝DyX-εzX·x+δxX 同理，数控机床沿Z轴方向直线度误差数据实际上是数控机床导轨在X-Z平面固有倾角θ2造成的直线度δzX与数控机床绕Y轴产生的俯仰角εyX造成的直线度δzX′之和；几何关系如下所示： 其中，DzX为激光干涉仪测量得到的数控机床沿Z轴方向的直线度误差数据；则数控机床沿Z轴方向的直线度误差值可根据下式计算得出： δzX＝DzX-εyX·x+δxX 步骤4，数控机床绕Y轴产生的俯仰角误差与绕Z轴产生的偏摆角误差测量： 在机床行程空间选取测量线，在测量线上选取一测量点，使用激光干涉仪测量该线上的定位误差，两项直线度误差以及两项非滚转角度误差，机床运动部件属于刚体，同一时刻运动部件上每一点处的偏摆角误差εzX和俯仰角误差εyX应是相同的；因此，测量线上所测角度误差数据即为数控机床X轴的角度误差值； 步骤5，数控机床绕X轴的滚转角误差εxX辨识： 将激光干涉仪测得角度误差数据εzX与εyX代入1式： 其中，x1为测量点a1所在数控机床X轴坐标系中的X坐标，y1为测量点a1所在位于数控机床X轴坐标系中的Y坐标,z1为测量点a1所在位于数控机床X轴坐标系中的Z坐标； 步骤6，针对数控机床Y轴的几何误差测量辨识，与数控机床X轴几何误差辨识方法类似，建立数控机床几何误差辨识矩阵并在机床行程空间选取测量线，在测量线上选取一测量点，该测量点与数控机床X轴测量点相同，测量该线上的定位误差，两项直线度误差以及两项非滚转角度误差，并计算直线度误差对定位误差的影响值以及转角误差对直线度误差的影响值；机床运动部件属于刚体，同一时刻运动部件上每一点处的偏摆误差和俯仰误差应是相同的；因此，测量线上所测角度误差数据即为Y轴的角度误差值；将测得转角误差数据代入误差辨识方程，即可辨识得到Y轴滚转角度误差值； 步骤7，针对数控机床Z轴的几何误差测量辨识，与数控机床X轴几何误差辨识方法类似，建立机床几何误差辨识矩阵并在机床行程空间选取测量线，在测量线上选取一测量点，该测量点与数控机床X轴测量点相同，测量该线上的定位误差，两项直线度误差以及两项非滚转角度误差，并计算直线度误差对定位误差的影响值以及转角误差对直线度误差的影响值；机床运动部件属于刚体，同一时刻运动部件上每一点处的偏摆误差和俯仰误差应是相同的；因此，测量线上所测角度误差数据即为Z轴的角度误差值；将测得转角误差数据代入误差辨识方程，即可辨识得到Z轴滚转角度误差值； 步骤8，垂直度误差辨识： 数控机床X，Y轴间垂直度误差中，辨识出数控机床导轨沿X轴方向运动在Y轴方向产生的直线度误差δyX以及数控机床导轨沿Y轴方向运动在X轴方向产生的直线度误差δxY，运用最小二乘法将二者拟合成两条虚线，则： 其中，θ1为数控机床导轨沿X轴方向运动在Y轴方向产生的直线度误差δyX拟合虚线与数控机床X轴的夹角，θ2为数控机床导轨沿Y轴方向运动在X轴方向产生的直线度误差δxY拟合虚线与Y轴的夹角，θxy为两条拟合虚线之间的夹角，y为数控机床导轨沿Y轴的进给距离，x为数控机床导轨沿X轴的进给距离；则数控机床X,Y轴之间垂直度Sxy根据下式计算： Sxy＝θ1-θ2 数控机床X,Z轴之间垂直度Sxz，Y,Z轴之间垂直度Syz按同样方法计算得出；至此，机床平动轴21项几何误差均已辨识完成。

如需购买、转让、实施、许可或投资类似专利技术，可联系本专利的申请人或专利权人内蒙古工业大学，其通讯地址为：010051 内蒙古自治区呼和浩特市新城区爱民路（北）49号；或者联系龙图腾网官方客服，联系龙图腾网可拨打电话0551-65771310或微信搜索“龙图腾网”。