具体实施方式

为使得本申请的申请目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而非全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

实施例1

本实施例提供了一种加工设备，如图1所示，包括：刀具系统、试样系统以及固定座3。

刀具系统包括第一动平台1、第一伸缩支撑杆11、第一光栅尺114、第一万向节点113以及刀具4，第一伸缩支撑杆11的一端通过第一万向节点113连接固定座3，第一伸缩支撑杆11的另一端通过第一万向节点113连接第一动平台1，刀具位于第一动平台的平台面上；第一光栅114尺位于第一伸缩支撑杆11中。

试样系统包括第二动平台2、第二伸缩支撑杆22、第二光栅尺224、第二万向节点223以及试样固定件5，第二伸缩支撑杆22的一端通过第二万向节点223连接固定座3，第二伸缩支撑杆22的另一端通过第二万向节点223连接第二动平台2，试样固定件位于第二动平台的平台面上；第二光栅尺224位于第二伸缩支撑杆22中。

刀具4和试样固定件5分别设置于第一动平台1和第二动平台2的平台面的中心点上，并且设有刀具和试样固定件的两个平台面，相对设置，方便加工时的对刀。

第一、第二光栅尺可选用高精度的光栅尺，能够更好地测量第一伸缩支撑杆和第二伸缩支撑杆的直线伸缩量，结合高精度的位置标定，实现两个动平台的空间位置的动态调整和空间位置的闭环反馈。

第一伸缩支撑杆11包括第一电机定子111、第一电机动子112以及第一制动器115，第一电机定子111与第一电机动子112活动连接形成第一伸缩支撑杆11的主体，第一制动器115位于第一电机定子111与第一电机动子112之间，第一电机定子111通过第一万向节点连接固定座3，第一电机动子112通过第一万向节点连接第一动平台。

第一电机定子111与第一电机动子112通过直线导轨滑块机构形成可直线活动的关系。第一光栅尺114包括主尺和读数头，主尺贴合安装在第一电机动子表面，读数头安装在电机定子内部，当第一电机定子111与第一电机动子112发生相对运动时，读数头可以监测到相应的光学信号变化，从而实现定子与动子的直线位移高精度测量。

第二伸缩支撑杆22包括第二电机定子221、第二电机动子222以及第二制动器225，第二电机定子221与第二电机动子222活动连接形成第二伸缩支撑杆的主体，第二制动器225位于第二电机定子221与第二电机动子222之间，第二电机定子通过第二万向节点连接固定座，第二电机动子通过第二万向节点连接第二动平台。

第二电机定子221与第二电机动子222通过直线导轨滑块机构形成可直线活动的关系。第二光栅尺224包括主尺和读数头，主尺贴合安装在第二电机动子表面，读数头安装在电机定子内部，当第二电机定子222与第二电机动子221发生相对运动时，读数头可以监测到相应的光学信号变化，从而实现定子与动子的直线位移高精度测量。

制动器用于在电子动子达到预设伸长量后的固定。

刀具系统还包括第一多轴力传感器117，第一多轴力传感器117位于第一动平台1的另一平台面上。一般将第一多轴力传感器设置于第一动平台的平台面上的中心点上，位于安装有刀具的平台面的另一平台面上。

试样系统还包括第二多轴力传感器227，第二多轴力传感器227位于第二动平台2的另一平台面上。一般将第二多轴力传感器设置于第二动平台的平台面上的中心点上，位于安装有试样固定件的平台面的另二平台面上。

每一多轴传感器都通过传感器支架安装在各自的动平台上，多轴传感器一端通过螺栓与传感器支架的底面连接，另一端通过螺栓与待加工的试样连接。多轴传感器可实现在加工复杂曲面的工况下的多轴作用力数据的采集。多轴传感器将多维作用力数据传输给后台，实现空间作用力的闭环反馈。

本实施例中的加工设备通过光栅尺和多轴传感器实现所有数据的耦合，有利于设备平台在三维空间中的绝对坐标系的搭建。

第一伸缩支撑杆有三组，三组第一伸缩支撑杆均匀分布于固定座与第一动平台之间。

第二伸缩支撑杆有三组，三组第二伸缩支撑杆均匀分布于固定座与第二动平台之间。

第一动平台和第二动平台可通过三组伸缩支撑杆中的电机动子伸出不同长度的伸长量来实现动平台在空间直角坐标系中的三个方向上的直线运动和旋转运动。

第一动平台和第二动平台为等边三角形，三组伸缩支撑杆分布在等边三角形的角点上，刀具和试样固定件均位于等边三角形的中点上。

固定座还包括第一定平台118与第二定平台228，第一定平台118与第二定平台228与固定座3可拆卸安装，第一伸缩支撑杆的一端通过第一万向节点连接所述第一定平台，第二伸缩支撑杆的一端通过第二万向节点连接第二定平台。

第一定平台和第二定平台均可通过螺栓与固定座固定，将刀具系统和试样系统通过定平台与固定座可拆卸连接，可以较为方便的拆卸下刀具系统和试样系统，进行修理和清洗。

本实施例中的第一万向节点和第二万向节点均为万向铰链。在其他实施例中万向节点也可用铰链球等可灵活转换方向的零件代替。

本实施例中的固定座成C字形结构，前方、左方以及右方均没有机械结构遮挡，不但留出了观察位置，也减轻了加工设备整体的重量，便于后期光学检测，提高整体设备的集成性。

本实施例中的加工设备，采用万向铰链将固定座和动平台进行连接，能够使动平台更加灵活地根据设定进行位移，并且位移方向也更加多元。本实施例还采用了两个动平台协同定位加工平台，能够更精准地对待加工的试样和刀具进行对刀。并且，刀具平台和试样平台都能够运动，可以使其加工更加精细，也可以使加工范围更加的宽广，能够加工到只有单一平台活动时加工不到的地方。

实施例2

一种加工方法，使用实施例1中的加工设备进行加工，具体包括：

S1，设置加工参数，根据加工参数计算第一动平台的第一目标位置和第二动平台的第二目标位置。

S2，根据所述第一目标位置和所述第二目标位置计算第一伸缩支撑杆和第二伸缩支撑杆的伸长量。

S3，根据所述伸长量控制第一伸缩支撑杆和第二伸缩支撑杆伸长，使第一动平台和第二动平台分别达到所述第一目标位置和所述第二目标位置。在达到目标位置后，使用第一制动器和第二制动器固定住第一伸缩支撑杆和第二伸缩支撑杆，保持第一动平台和第二动平台稳定。

S4，对刀，第一动平台带动刀具沿着设定轨迹进行加工。

S5，第一动平台和第二动平台带动刀具和试样分离。

如图2所示，为其中一种可能的加工设备工作时的加工状态。

步骤S2中，具体包括以下步骤：

建立以固定座的平面和第一动平台的平面以及第二动平台的平面为坐标面的空间直角坐标系，基于空间旋转角度以及位移，利用正弦定理和余弦定理对第一动平台和第二动平台的空间位置进行计算，进而得到第一伸缩支撑杆或第二伸缩支撑杆的伸长量。

利用第一定平台的平面作为坐标面的坐标系以及第一动平台的平面作为坐标面的坐标系，根据三维直角坐标系中的三个轴上的位移、旋转角度和这些旋转角度的正弦定理和余弦定理计算第一伸缩支撑杆的伸长量。

利用第二定平台的平面作为坐标面的坐标系以及第二动平台的平面作为坐标面的坐标系，根据三维直角坐标系中的三个轴上的位移、旋转角度和这些旋转角度的正弦定理和余弦定理计算第二伸缩支撑杆的伸长量。

结合伸缩支撑杆的伸长量与在伸缩支撑杆中的光栅尺的数据进行标定，获得整个设备的空间位置的绝对坐标系，即可针对指定的任意位置完成精确定位。

计算出伸长量后，在步骤S3中，将伸长量指令转换成模拟量PWM信号，再将模拟量PWM信号发送到伸缩支撑杆，电机动子收到模拟量PWM信号后，运动到目标伸长量，实现空间位置协同定位。

在加工过程中，光栅尺和多轴力传感器将采集到的第一动平台和第二动平台的空间位置及作用力的数据通过A/D信号转换器转换成数字信号，将该数字信号发送至后台的控制系统。

控制系统将PWM信号和光栅尺发送的数字信号进行差值验证，如果在加工过程中，电机动子的实际伸长量与目标伸长量相差超过误差允许的范围后，控制系统将会发送信号返回给伸缩支撑杆，进行相应的补偿。补偿方法为：当实际伸长量与目标伸长量相差超过所设定的允许误差范围后，求出实际伸长量与目标伸长量误差的差值，将此差值发送到控制系统，控制电机动子运动该差值所定距离，完成补偿之后对比此时的数据与目标的加工参数是否相同，若相同，进行下一步，若不同，重复以上步骤，直到满足目标参数设置，实现空间位置协同控制。

当满足目标的加工参数时，则控制制动器锁止。利用光栅尺和多轴力传感器实时监测各个动平台的空间位置和作用力参数，若存在偏离，则暂停加工，控制制动器解除锁止，重复上述补偿步骤。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个装置，或一些特征可以忽略，或不执行。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

上文的描述包括一个或多个实施例的举例。当然，为了描述上述实施例而描述部件或方法的所有可能的结合是不可能的，但是本领域普通技术人员应该认识到，各个实施例可以做进一步的组合和排列。因此，本文中描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的保护范围内的所有这样的改变、修改和变型。此外，就说明书或权利要求书中使用的术语“包含”，该词的涵盖方式类似于术语“包括”，就如同“包括”在权利要求中用作衔接词所解释的那样。此外，使用在权利要求书的说明书中的任何一个术语“或者”是要表示“非排它性的或者”。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。