基于宏微复合驱动的多面共体光学曲面抛光机床及方法与流程

1.本发明属于机械加工技术领域，具体涉及一种基于宏微复合驱动的多面共体光学曲面抛光机床及其控制方法。


背景技术：

2.大视场、高分辨光电观瞄系统是各种物理时空感知装备的“眼睛”，是国防安全、空间探测、高新科技等领域技术变革突破的核心点，其制造技术备受各国高度重视。采用离轴自由曲面是突破多波段光电观瞄系统作用距离短，实现共口径、轻小型的变革性技术。
3.现在的光电观瞄系统多采用离轴自由曲面光学系统分体设计与制造，但是这种分体结构存在结构复杂、装调难、稳定性差等问题，而共体制造为解决该难题开辟新的途径。但是目前共体制造研究仍处于初级阶段，缺乏相关理论支撑和完善的工艺实现方案，其制造的整体环节(设计、加工、测量、评价应用)均存在难题。越来越多的研究人员希望借助于共体制造这一新兴的方法解决离轴自由光学系统分体结构的超精密加工问题。
4.另一方面，由于导轨摩擦等非线性因素以及大行程运动平台自身质量限制，目前的单级驱动运动平台的定位精度与控制带宽已经达到一定的阈值，不易满足上述高精度的要求。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种基于宏微复合驱动的多面共体光学曲面抛光机床及其控制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案，结合附图：
7.一种基于宏微复合驱动的多面共体光学曲面抛光机床，包括床身底座1、x向宏微复合驱动进给机构2、y向进给机构3、z向进给机构4；所述x向宏微复合驱动进给机构2固定在床身底座1上，待加工零件6安装在x向宏微复合驱动进给机构2上，x向宏微复合驱动进给机构2驱动待加工零件6沿x轴方向左右移动；z向进给机构4固定在床身底座1上且位于x向宏微复合驱动进给机构2后方，y向进给机构3固定在z向进给机构4上，z向进给机构4驱动y向进给机构3沿z轴方向上下移动；y向进给机构3用于安装抛光工具头50，且驱动抛光工具头沿y轴方向进行前后进给运动及上下俯仰和左右摇摆运动，配合x向宏微复合驱动进给机构2，实现对待加工零件6的抛光加工；
8.所述x向宏微复合驱动进给机构2包括x向进给机构底座9、宏运动平台25、x向宏运动机构、微运动平台11、x向微运动机构26、旋转台12、夹具台13；x向进给机构底座9固定在床身底座1上，x向宏运动机构固定在x向进给机构底座9上，宏运动平台25安装在x向宏运动机构上，宏运动平台25在x向宏运动机构驱动下相对机床底座1沿x轴方向左右移动；x向微运动机构26安装在宏运动平台25上，微运动平台11安装在x向微运动机构26上，微运动平台11在x向微运动机构26驱动下相对宏运动平台25沿x轴方向左右移动；旋转台12安装在微运动平台11上，夹具台13安装在旋转台12上且在旋转台12驱动下转动。
9.所述x向宏运动机构包括直线电机24、宏运动气浮导轨19、宏运动滑动架、宏运动光栅尺23；宏运动气浮导轨19支撑块10固定在所述x向进给机构底座9上；宏运动滑动架滑动连接在宏运动气浮导轨19上；直线电机24安装在宏运动气浮导轨19下方用于驱动宏运动滑动架沿宏运动气浮导轨19滑动；宏运动光栅尺23安装在宏运动气浮导轨19前侧；所述宏运动平台25固定在宏运动滑动架上。
10.所述宏运动滑动架包括滑架16、长滑槽杆17、短滑槽杆18；长滑槽杆17固定在滑架16上端面，长滑槽杆17通过滑槽安装有气浮支承垫14；短滑槽杆18固定在滑架16前后两侧，短滑槽杆18通过滑槽安装有气浮导向垫8；气浮支承垫14及气浮导向垫8同时与所述宏运动气浮导轨19之间形成气膜，使宏运动滑动架能在宏运动气浮导轨19上无摩擦滑动；所述宏运动平台25固定在滑架16上端面的长滑槽杆17上。
11.所述x向微运动机构26包括微运动光栅尺29、压电陶瓷驱动器31、x向微运动溜板32、x向微运动滑块33、x向微运动导轨34、微运动导轨底座；x向微运动导轨34固定在微运动导轨底座上，微运动导轨底座固定在所述宏运动平台25上；微运动光栅尺29固定在x向微运动导轨34一侧；x向微运动滑块33滑动连接在x向微运动导轨34上，x向微运动溜板32固定在x向微运动滑块33上，压电陶瓷驱动器31一端固定在x向微运动溜板32上，压电陶瓷驱动器31另一端通过耦合连接块28连接宏运动平台25，通过控制压电陶瓷驱动器28的变形带动x向微运动滑块33沿x向微运动导轨34滑动，进而相对宏运动平台25移动。
12.所述y向进给机构3包括伺服电机47、抛光工具头连接机构45、圆柱型外壳46、三个并联驱动机构；伺服电机47连接在抛光工具头连接机构45后端面，抛光工具头连接机构45用于连接抛光工具头50并通过伺服电机47驱动抛光工具头50工作；三个并联驱动机构在圆柱型外壳46内沿圆周方向均布且分别固定在圆柱型外壳46的内表面；三个并联驱动机构分别与抛光工具头连接机构45铰接；三个并联驱动机构协同工作，驱动抛光工具头50沿y轴方向进行前后进给运动及上下俯仰和左右摇摆运动。
13.所述并联驱动机构包括连接块35、万向铰链36、板式连杆件37、并联机构滑板38、y向丝杠螺母副39、y向进给导轨40、并联机构底座41、并联机构滑块42、并联机构伺服电机43；并联机构底座41固定在圆柱型外壳46内表面，并联机构伺服电机43输出端连接y向丝杠螺母副39，y向丝杠螺母副39固定在并联机构底座41上，提供y向进给运动；y向进给导轨40固定在并联机构底座41上，并联机构滑块42滑动连接在y向进给导轨40上，并联机构滑板38固定在并联机构滑块42顶部且并联机构滑板38与y向丝杠螺母副39连接，并联机构滑板38与板式连杆件37一端铰接，板式连杆件37另一端通过螺纹连接有万向铰链36，万向铰链36另一端通过连接块35连接抛光工具头50。
14.所述z向进给机构4包括z向伺服电机51、z向丝杠螺母副52、z向进给运动台53、z向立柱54和横梁55；两个z向立柱54对称固定连接在床身底座1上，z向进给运动台53安装在z向立柱54上，z向伺服电机51输出轴与z向丝杠螺母副52连接，z向丝杠螺母副52与z向进给运动台53连接；横梁55连接在两个z向进给运动台53之间，横梁55用于安装y向进给机构3；通过z向伺服电机51控制z向进给运动台53，同步驱动横梁55沿z轴方向上下平动。
15.所述z向进给运动台53包括z向导轨底座56、交叉滚珠导轨57及z向滑动板58；z向导轨底座56连接在z向立柱54内侧，交叉滚珠导轨57固定在z向导轨底座56上，z向滑动板58滑动连接在交叉滚珠导轨57上，z向滑动板58同时与z向丝杠螺母副52连接。
16.本发明同时提供一种基于宏微复合驱动的多面共体光学曲面抛光机床的控制方法，其加工控制过程主要包括以下步骤：
17.(1)通过高精度三坐标测量机对待加工零件进行测量，获取其相关信息，如自由曲面的曲率半径、表面粗糙度、表面形状等。
18.(2)根据获得的零件信息，通过曲面重构技术获得测量模型，并同时通过所设计的模型，在相应的仿真软件上生成加工刀具轨迹信息。然后根据理论模型的形状特征判断，将测量模型与设计模型进行模型匹配。
19.(3)根据获得的零件信息和规划的加工轨迹挑选合适的加工参数，如抛光工具头尺寸(工具头形状、表面曲率等)、主轴转速、加工余量、电机参数等，并确定加工余量和加工工艺。
20.(4)根据上一步骤中选择的加工参数，进行加工仿真，并判断是否会发生干涉碰撞，若存在干涉，则返回步骤(2)重新选择进行模型设计。
21.(5)若不存在碰撞干涉，进行相关数控编程，确定刀具轨迹，进而生成轨迹的相应数控代码，并将数控代码输入数控机床，准备进行实际加工。
22.(6)将待加工零件装夹到y向进给机构3的夹具台13上，检查机床，确认无误后启动机床，对机床进行复位和基本的操作运行，再次确认机床可以进行正常运行。
23.(7)对刀，将起刀点对到程序的起始处，并对好刀具的基准。
24.(8)启动机床，对零件进行抛光加工。在加工过程中，系统相关的测量仪器对刀具位置进行实时的测量并进行刀具补偿。nurbs曲线插补算法中增加了一种具有自适应能力的控制方法，nurbs曲线插补可以提高加工性能，消除不理想的acc/dec型线造成的加工冲击。
25.(9)加工完成后，使用相关的测量仪器对被加工零件进行测量，若满足精度要求，系统退刀，完成加工。若不符合精度要求，则返回流程(8)。
26.所述的一种基于宏微复合驱动的多面共体光学曲面抛光机床的控制方法，包括自适应实时nurbs曲线插补算法，具体内容如下：
27.①
一条nurbs曲线p(u)可以定义为式(1)
[0028][0029]
其中，k阶b样条基函数{ni，k(u)}递归定义如下式(2)
[0030][0031]
根据里森费尔德方法可以获得的节点向量u如下式(3)
[0032][0033]
②
插值预处理
[0034]
nurbs曲线插值表达式相对复杂，会降低插值效率。为了避免这个问题，nurbs曲线通常以矩阵形式表示。nurbs曲线的有理分式表示如下式(4)
[0035][0036]
其中，a3、a2、a1、a0是分子中节点参数的系数，b3、b2、b1、b0是分母中节点参数的系数。一个新的变量t被定义为方程(5)
[0037][0038]
其中，k是nurbs曲线的阶数，k≤i≤n 1。根据方程(4)和(5)中nurbs曲线中的
‘
i-2’线段的具体表达式可以写成下面的公式(6)
[0039][0040]
其中，
[0041][0042]
③
参数致密化
[0043]
现在，定义u0＝0，并通过以下公式(8)计算u1，u2[0044][0045]
亚当斯微分方程的简化迭代插值算法如式(9)
[0046][0047]
获得当前插值点的相应估计如式(10)
[0048][0049]
相应的插值估计步长可以写成如式(11)
[0050][0051]
④
自适应进给速度控制
[0052]
由于插补是等周期进行的，因此进给速度的控制可以转化为步长的控制。在下文中，步长的约束是在两个方面，弦误差和法向加速度。由弦长误差约束的进给速度的确定：弦长误差的表达式可以在下式(12)中描述，
[0053][0054]
由弦长误差限制的进给步长可由下式(13)提供
[0055][0056]
进给速度的确定受法向加速度的约束:假设最大允许法向加速度为amax，受法向加速度约束的进给步长可表示如公式(14)
[0057][0058]
加工过程中允许的最大步长为l
i0
。这三个长度的最小值可以作为当前的进给步长，估计步长和期望步长之间的误差可以用相对误差δi来表示，如公式(15)
[0059][0060]
如果插值点的估计值超过允许范围，则应通过公式(16)进行修正，直到误差在允许范围内。
[0061][0062]
至此，通过弦长误差和法向加速度的约束，进给步长可以实现自适应调整。
[0063]
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
[0064]
1、本发明设计了一套宏微复合驱动系统，由宏动平台、微动平台、宏微驱动器等组成，该宏微复合驱动平台与传统的“电机 导轨”驱动相比，具有更高的动态精度和稳定性。
[0065]
2、本发明设计了一套抛光工具头进给系统(y向进给机构)，三个并联驱动机构包括万向铰链、板式连杆件、y向进给导轨、伺服电机，其不同于常见的“电机 导轨”方式直接驱动，而是利用并联结构，将三个并联驱动机构并联到抛光工具头上，通过控制伺服电机的转速实现工具头大角度的无级偏转，满足其工作要求。并联机构与传统结构相比，具有不易有动态误差、精度较高、运动惯性小、机构刚性高、结构稳定、热对称性结构设计、热变形量较小等优点。
[0066]
3、本发明设计了龙门结构的z向进给机构，采用双交叉滚子导轨组成运动平台从而提供进给运动，提高了在z轴方向的运动精度和运动稳定性。
附图说明
[0067]
图1为本发明一种基于宏微复合驱动的多面共体光学曲面抛光机床的整体结构示意图。
[0068]
图2为本发明所述x向宏微复合驱动进给机构的结构示意图。
[0069]
图3为本发明所述x向宏微复合驱动进给机构后视图。
[0070]
图4为本发明所述x向宏微复合驱动进给机构中的滑架结构示意图。
[0071]
图5为本发明所述x向宏微复合驱动进给机构中的各平台结构分解示意图。
[0072]
图6为本发明所述x向宏微复合驱动进给机构中的微运动机构结构分解示意图。
[0073]
图7为本发明所述x向宏微复合驱动进给机构中的微运动机构结构剖视图。
[0074]
图8为本发明所述y向进给机构中的独立并联机构结构示意图。
[0075]
图9为本发明所述y向进给机构结构示意图。
[0076]
图10为本发明所述y向进给机构中的工具头结构分解示意图。
[0077]
图11为本发明所述z向进给机构结构示意图。
[0078]
图12为本发明所述z向进给机构的侧视剖视图。
[0079]
图13为本发明所述z向进给机构中的进给运动台结构示意图。
[0080]
图14为本发明控制流程图。
[0081]
图中：
[0082]
1.床身底座，2.x向宏微复合驱动进给机构，3.y向进给机构，4.z向进给机构，5.x轴定位台，6.待加工零件，8.气浮导向垫，9.x向进给机构底座，10.支撑块，11.微运动平台，12.旋转台，13.夹具台，14.气浮支承垫，15.夹紧元件，16.滑架，17.长滑槽杆，18.短滑槽杆，19.宏运动气浮导轨，20.限位开关，21.第一螺钉连接孔，22.读数器，23.宏运动光栅尺，24.直线电机，25.宏运动平台，26.x向微运动机构，27.凹槽，28.耦合连接块，29.微运动光栅尺，30.第二螺钉连接孔，31.压电陶瓷驱动器，32.x向微运动溜板，33.x向微运动滑块，34.x向微运动导轨，35.连接块，36.万向铰链，37.板式连杆件，38.并联机构滑板，39.y向丝杠螺母副，40.y向进给导轨，41.并联机构底座，42.并联机构滑块，43.并联机构伺服电机，44.梅花联轴器，45.抛光工具头连接件，46.圆柱型外壳，47.伺服电机，48.伺服电机轴，49.弹性柱销联轴器，50.抛光工具头，51.z向伺服电机，52.z向丝杠螺母副，53.z向进给运动台，54.z向立柱，55.横梁，56.z向导轨底座，57.交叉滚珠导轨，58.z向滑动板
具体实施方式
[0083]
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
[0084]
下面详细描述本专利的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0085]
实施例
[0086]
本实施例中，如图1所示，一种基于宏微复合驱动的多面共体光学曲面抛光机床，包括床身底座1、x向宏微复合驱动进给机构2、y向进给机构3、z向进给机构4、x轴定位台5、待加工零件6、外保护罩(图中未示出)等部分。x轴定位台5位于床身底座1上与床身底座1位一体结构；x向宏微复合驱动进给机构2固定在x轴定位台5上，待加工零件6安装在x向宏微复合驱动进给机构2上，x向宏微复合驱动进给机构2驱动待加工零件6沿x轴方向左右移动；z向进给机构4固定在床身底座1上且位于x向宏微复合驱动进给机构2后方，y向进给机构3固定在z向进给机构4上，z向进给机构4驱动y向进给机构3沿z轴方向上下移动；y向进给机构3用于安装抛光工具头50，且驱动抛光工具头沿y轴方向进行前后进给运动及上下俯仰和左右摇摆运动，配合x向宏微复合驱动进给机构2，实现对待加工零件6的抛光加工。
[0087]
如图2～图7所示，所述x向宏微复合驱动进给机构2包括x向进给机构底座9、宏运动平台25、x向宏运动机构、微运动平台11、x向微运动机构26、旋转台12、夹具台13；x向进给机构底座9通过第一螺钉连接孔21固定在床身底座1的x轴定位台5上，x向宏运动机构固定在x向进给机构底座9上，宏运动平台25安装在x向宏运动机构上，宏运动平台25在x向宏运动机构驱动下相对机床底座1沿x轴方向左右移动；x向微运动机构26安装在宏运动平台25上，微运动平台11安装在x向微运动机构26上，微运动平台11在x向微运动机构26驱动下相对宏运动平台25沿x轴方向左右移动；旋转台12安装在微运动平台11上，夹具台13安装在旋转台12上且在旋转台12驱动下绕z轴旋转。
[0088]
如图2、图3所示，所述x向宏运动机构包括直线电机24、宏运动气浮导轨19、宏运动滑动架、宏运动光栅尺23、支撑块10；宏运动气浮导轨19两侧分别通过支撑块10螺纹连接在所述x向进给机构底座9上；宏运动滑动架滑动连接在宏运动气浮导轨19上；直线电机24安装在宏运动气浮导轨19下方用于驱动宏运动滑动架沿宏运动气浮导轨19滑动，通过提供不同频率的电压控制平台在x向运动的速度，提供沿x向的平动自由度；宏运动光栅尺23安装在宏运动气浮导轨19前侧，宏运动光栅尺23上安装有读数器22，用于实时检测和读取x向进给机构2的运动速度；所述宏运动平台25固定在宏运动滑动架上，限位开关20设置在宏运动气浮导轨19两侧分别设有限位开关20，用于对宏运动平台25的x轴方向位置进行限位，当宏运动平台25的x轴方向运动超过极限位置时限位开关20触发停止当前动作。
[0089]
如图4所示，所述宏运动滑动架包括滑架16、长滑槽杆17、短滑槽杆18；长滑槽杆17固定在滑架16上端面，长滑槽杆17通过滑槽安装有气浮支承垫14；短滑槽杆18固定在滑架16前后两侧，短滑槽杆18通过滑槽安装有气浮导向垫8；气浮支承垫14及气浮导向垫8同时与所述宏运动气浮导轨19之间形成一层很薄且厚度均匀的气膜，使宏运动滑动架能在宏运动气浮导轨19上无摩擦滑动；滑架16上端面的长滑槽杆17用于固定宏运动平台25。
[0090]
如图5所示，宏运动平台25上端面的凹槽27内通过螺纹连接安装x向微运动机构26，x向微运动机构26上通过第二螺钉连接孔30连接微运动平台11，微运动平台11通过螺纹连接有旋转台12，提供绕c轴旋转的自由度。旋转台12上通过螺纹连接有夹具台13，夹具台13侧面设置有四个夹紧元件15，用于夹紧放置在其上的待加工零件6。
[0091]
如图6、7所示，所述x向微运动机构26包括微运动光栅尺29、第二螺钉连接孔30、压电陶瓷驱动器31、x向微运动溜板32、x向微运动滑块33、x向微运动导轨34、微运动导轨底座。x向微运动导轨34固定在微运动导轨底座上，微运动导轨底座固定上宏运动平台25上端面的凹槽27内；微运动光栅尺29通过螺纹连接固定在x向微运动导轨34一侧，用于实时检测x向微运动机构的运动速度；x向微运动滑块33滑动连接在x向微运动导轨34上，x向微运动溜板32固定在x向微运动滑块33上，压电陶瓷驱动器31一端固定在x向微运动溜板32上，压电陶瓷驱动器31另一端通过耦合连接块28连接宏运动平台25，通过控制压电陶瓷驱动器28的变形带动x向微运动滑块33沿x向微运动导轨34滑动，进而相对宏运动平台25移动。
[0092]
如图9所示，所述y向进给机构3包括伺服电机47、抛光工具头连接机构45、圆柱型外壳46、三个并联驱动机构；伺服电机47连接在抛光工具头连接机构45后端面，抛光工具头连接机构45用于连接抛光工具头50并通过伺服电机47驱动抛光工具头50工作；三个并联驱动机构在圆柱型外壳46内沿圆周方向均布且分别通过螺纹连接固定在圆柱型外壳46的内表面；三个并联驱动机构分别与抛光工具头连接机构45铰接；三个并联驱动机构协同工作，
驱动抛光工具头50沿y轴方向进行前后进给运动及上下俯仰和左右摇摆运动。
[0093]
如图8所示，所述并联驱动机构包括连接块35、万向铰链36、板式连杆件37、并联机构滑板38、y向丝杠螺母副39、y向进给导轨40、并联机构底座41、并联机构滑块42、并联机构伺服电机43；并联机构底座41固定在圆柱型外壳46内表面，并联机构伺服电机43输出端连接y向丝杠螺母副39，y向丝杠螺母副39固定在并联机构底座41上，提供y向进给运动；y向进给导轨40固定在并联机构底座41上，并联机构滑块42滑动连接在y向进给导轨40上，并联机构滑板38固定在并联机构滑块42顶部且并联机构滑板38与y向丝杠螺母副39连接，并联机构滑板38与板式连杆件37一端铰接，板式连杆件37另一端通过螺纹连接有万向铰链36，万向铰链36另一端通过连接块35用于连接抛光工具头50。
[0094]
当控制三个独立的并联驱动机构的伺服电机43同步工作时，即可带动抛光工具头50做沿y轴的平动；当三个伺服电机43异步工作时，就会使得并联机构滑板38在y轴方向产生一定的位移差，在板式连杆件37与万向铰链36的共同作用下，使工具头一端产生俯仰，共可提供6个自由度。
[0095]
如图10所示，所述伺服电机47设有伺服电机轴48及弹性柱销联轴器49，伺服电机轴48通过弹性柱销联轴器49与工具头伺服电机47连接，伺服电机轴48穿过抛光工具头连接机构45连接抛光工具头50。
[0096]
如图11、12所示，所述z向进给机构4包括z向伺服电机51、z向丝杠螺母副52、z向进给运动台53、z向立柱54和横梁55；两个z向立柱54对称固定连接在床身底座1上，z向进给运动台53安装在z向立柱54上，z向伺服电机51输出轴与z向丝杠螺母副52连接，z向丝杠螺母副52与z向进给运动台53连接；横梁55通过螺纹连接在两个z向进给运动台53之间以形成龙门结构，横梁55用于安装y向进给机构3；通过z向伺服电机51控制z向进给运动台53，同步驱动横梁55沿z轴方向上下平动。
[0097]
如图13所示，z向进给运动台53包括z向导轨底座56、交叉滚珠导轨57和z向滑动板58。z向导轨底座56通过螺纹连接在z向立柱54内侧，交叉滚珠导轨57固定在z向导轨底座56上，z向滑动板58滑动连接在交叉滚珠导轨57上，z向滑动板58同时与z向丝杠螺母副52连接。
[0098]
本发明同时提供一种基于宏微复合驱动的多面共体光学曲面抛光机床的控制方法，其加工控制过程主要包括以下步骤：
[0099]
(1)通过高精度三坐标测量机对待加工零件进行测量，获取其相关信息，如自由曲面的曲率半径、表面粗糙度、表面形状等。
[0100]
(2)根据获得的零件信息，在相应的仿真软件上生成加工刀具轨迹信息。在经过具有实时自适应功能的nurbs曲线插补技术的规划后，确定刀具进给路线。
[0101]
(3)根据获得的零件信息和规划的加工轨迹挑选合适的加工参数，如抛光工具头尺寸(工具头形状、表面曲率等)、主轴转速、加工余量、电机参数等。
[0102]
(4)根据上一步骤中选择的加工参数，进行加工仿真，并判断是否会发生干涉碰撞，若存在干涉，则返回步骤(3)重新选择加工参数。
[0103]
(5)若不存在碰撞干涉，进行相关数控编程，确定刀具轨迹，进而生成轨迹的相应数控代码，并将数控代码输入数控机床，准备进行实际加工。
[0104]
(6)将待加工零件装夹到y向进给机构3的夹具台13上，检查机床，确认无误后启动
机床，对机床进行复位和基本的操作运行，再次确认机床可以进行正常运行。
[0105]
(7)对刀，将起刀点对到程序的起始处，并对好刀具的基准。
[0106]
(8)启动机床，对零件进行抛光加工。在加工过程中，系统相关的测量仪器对刀具位置进行实时的测量并进行刀具补偿。nurbs曲线插补算法中增加了一种具有自适应能力的控制方法，nurbs曲线插补可以提高加工性能，消除不理想的acc/dec型线造成的加工冲击。
[0107]
(9)加工完成后，使用相关的测量仪器对被加工零件进行测量，若满足精度要求，系统退刀，完成加工。若不符合精度要求，则返回流程(8)。
[0108]
所述的一种基于宏微复合驱动的多面共体光学曲面抛光机床的控制方法，包括自适应实时nurbs曲线插补算法，具体内容如下：
[0109]
⑤
一条nurbs曲线p(u)可以定义为式(1)
[0110][0111]
其中，k阶b样条基函数{ni，k(u)}递归定义如下式(2)
[0112][0113]
根据里森费尔德方法可以获得的节点向量u如下式(3)
[0114][0115]
⑥
插值预处理
[0116]
nurbs曲线插值表达式相对复杂，会大大降低插值效率。为了避免这个问题，nurbs曲线通常以矩阵形式表示。nurbs曲线的有理分式表示如下式(4)
[0117][0118]
其中，a3、a2、a1、a0是分子中节点参数的系数，b3、b2、b1、b0是分母中节点参数的系数。一个新的变量t被定义为方程(5)
[0119][0120]
其中，k是nurbs曲线的阶数，k≤i≤n 1。在本例中，k＝3，根据方程(4)和(5)中nurbs曲线中的
‘
i-2’线段的具体表达式可以写成下面的公式(6)
[0121][0122]
其中，
[0123][0124]
⑦
参数致密化
[0125]
现在，定义u0＝0，并通过以下公式(8)计算u1，u2[0126][0127]
亚当斯微分方程的简化迭代插值算法如式(9)
[0128][0129]
获得当前插值点的相应估计如式(10)
[0130][0131]
相应的插值估计步长可以写成如式(11)
[0132][0133]
⑧
自适应进给速度控制
[0134]
由于插补是等周期进行的，因此进给速度的控制可以转化为步长的控制。在下文中，步长的约束是在两个方面，弦误差和法向加速度。由弦长误差约束的进给速度的确定：弦长误差的表达式可以在下式(12)中描述，
[0135][0136]
由弦长误差限制的进给步长可由下式(13)提供
[0137][0138]
进给速度的确定受法向加速度的约束:假设最大允许法向加速度为amax，受法向加速度约束的进给步长可表示如公式(14)
[0139][0140]
加工过程中允许的最大步长为l
i0
。这三个长度的最小值可以作为当前的进给步长，估计步长和期望步长之间的误差可以用相对误差δi来表示，如公式(15)
[0141][0142]
如果插值点的估计值超过允许范围，则应通过公式(16)进行修正，直到误差在允许范围内。
[0143][0144]
至此，通过弦长误差和法向加速度的约束，进给步长可以实现自适应调整。
[0145]
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换也应该视为本发明的保护范围，并不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。