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近年来,光学技术得到了巨大的发展,曲面光学零件作为其核心元件在航空航天领域、军事侦察领域以及很多民用产品领域得到越来越广泛的应用,这对曲面光学零件的面形精度和表面质量提出了更高的要求。3-PRS(Prismatic、Revolute、Spherical)并联气囊抛光机床融合了气囊抛光技术成本低、精度高、效率高、可抛光自由曲面和并联机构刚度大、操作速度快、惯性小的优点,在曲面光学零件的加工领域具有广阔的应用前景。然而目前3-PRS并联气囊抛光机床的定位精度较低,不能满足曲面光学零件的加工要求。考虑到几何误差是3-PRS并联气囊抛光机床的主要误差来源,对其进行几何误差建模与补偿试验研究,提高定位精度,具有重要的应用价值。误差补偿的过程包括误差源分析、误差建模、误差检测、误差项辨识、误差补偿及补偿效果评价等几个步骤。为了了解机床的运动规律,便于误差项辨识与误差补偿的实现,在机床原始的正反解模型基础上通过优化算法改进了3-PRS并联机构的正反解模型,通过分析机床的加工空间明确了误差补偿的范围。建立合适的几何误差模型是进行误差项参数辨识和误差补偿的基础,考虑到结构上的相对独立性,基于闭环矢量法建立了3-PRS并联机构的几何误差模型,建立了工作台串联机构简化的几何误差模型,分析了机床位姿误差对气囊抛光接触区形状的影响。基于3-PRS并联机构的几何误差模型建立了误差项参数辨识模型,通过仿真验证了误差项参数辨识方法的可行性,采用激光跟踪仪通过三点法测量气囊抛光主轴的位置和姿态,通过仿真发现该方法的测量精度满足机床的要求。在误差补偿阶段,先完成工作台串联机构的位置误差测量与补偿,然后测量机床的原始位姿误差,利用辨识位姿点位姿误差进行误差项辨识,通过修改数控机床参数实现了3-PRS并联气囊抛光机床的误差补偿。最后完成了误差补偿前后的气囊抛光试验,验证了机床位姿误差对气囊抛光接触区形状的影响,验证了几何误差补偿的实际效果。通过对3-PRS并联气囊抛光机床的几何误差建模与补偿试验研究,位置误差从6.1mm下降到0.4mm,位置误差减小93.86%;姿态误差从4.9°下降到0.2°,姿态误差减小95.88%。3-PRS并联气囊抛光机床的定位精度得到了很大的提升,为曲面光学零件的加工奠定了基础,具有重要的应用价值。