追求高精、高效的生产和低成本的产品,对在现代制造业中占主导地位的数控机床提出了更高的要求。在分析了国内外现有研究成果的基础上,提出了基于多体系统理论的数控机床误差自动建模方法,该方法的主导思想是:将误差模型主要组成元素特征矩阵看作对象建立了特征矩阵函数库,利用特征和特征矩阵的对应关系,将误差建模问题转化为确定相邻体间的特征,而每对相邻体间的特征由它们本身的相对运动确定,这样以来将复杂的误差建模问题简单化。基于此方法开发了误差自动建模软件系统,在此基础上开发了数控机床误差监控系统,利用自动生成的误差模型进行数控机床在线检测误差补偿和数控加工误差补偿。 主要研究内容如下: 1.分析了数控技术发展趋势和方向、国内外误差建模和误差补偿的研究现状,比较了现有的误差建模方法和误差补偿方法的优缺点,以及国内外自动建模的种类方法及特点; 2.介绍了基于多体系统理论的误差建模方法及特点,定义特征符号,对机床的构型和部件运动信息进行分类和抽象后用特征符号来描述(即特征),论述了特征矩阵(4×4阶Denavit-Hartenberg齐次变换矩阵)与机床结构及部件运动特征的对应关系; 3.指出了基于多体系统理论的误差建模方法的实质和规律; 4.提出了基于多体系统理论的误差自动建模方法,建立了特征矩阵函数库、误差建模推理机制,基于VC和MATLAB混合编程开发了误差自动建模软件; 5.实现了在线检测误差补偿和数控加工误差补偿。 充分利用计算机丰富的资源和强大的功能,把数控机床的误差建模和误差补偿等大量复杂的工作都交给计算机来完成,实现了数控机床误差模型自动生成。由于基于多体系统理论的误差自动建模方法的先进性,该误差自动建模方法和软件具有系统性和通用性,普遍适用于各种类型机床、坐标测量机、机器人等的误差自动建模。