專利名稱：數(shù)控機(jī)床幾何與熱復(fù)合位置誤差的智能補(bǔ)償系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機(jī)床位置誤差補(bǔ)償裝置，具體涉及ー種數(shù)控機(jī)床幾何與熱復(fù)合位置誤差的智能補(bǔ)償系統(tǒng)，屬于精密數(shù)控裝備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床主要采用旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)+滾珠絲桿的絲桿螺母副傳動方式，絲桿采用“雙推.支承”裝配方式，即一端固定，另一端可以微量地軸向浮動，這樣絲桿受熱應(yīng)カ時(shí)可以自由地向一端伸長。由于絲桿螺母副的制造誤差、裝配誤差及傳動間隙的存在，數(shù)控機(jī)床在工作中不可避免地存在加工誤差，從而形成數(shù)控機(jī)床傳動過程的螺距誤差，當(dāng)工作臺反向運(yùn)動時(shí)，還存在反向間隙引起的誤差。在大多數(shù)的數(shù)控系統(tǒng)中，為了補(bǔ)償螺距誤差引起的機(jī)床定位誤差，通常具有螺距誤差補(bǔ)償功能。在進(jìn)行螺距誤差補(bǔ)償時(shí)，通過激光干涉儀預(yù)先測量絲桿螺母副傳動系統(tǒng)的螺距誤差，然后將補(bǔ)償數(shù)據(jù)和其對應(yīng)的位置存儲在數(shù)控系統(tǒng)中，加工時(shí)，數(shù)控系統(tǒng)將機(jī)床坐標(biāo)位置對應(yīng)的補(bǔ)償數(shù)據(jù)疊加到控制指令中，從而實(shí)現(xiàn)螺距誤差的補(bǔ)償。在數(shù)控系統(tǒng)自帶的螺距誤差補(bǔ)償功能中，誤差補(bǔ)償量與機(jī)床坐標(biāo)位置是彼此對應(yīng)的，但實(shí)際上，當(dāng)機(jī)床工作臺運(yùn)動方向不同時(shí)，絲桿與螺母的接觸面不相同，通過激光干渉儀測量的定位誤差也是不同的，即運(yùn)動方向不同在同一點(diǎn)的定位誤差并不相同。因此，現(xiàn)有的螺距誤差補(bǔ)償系統(tǒng)只能進(jìn)行單向螺距誤差補(bǔ)償，很難實(shí)現(xiàn)高精度的誤差補(bǔ)償。此外，隨著實(shí)際切削過程中絲杠螺母副溫度的升高，絲桿會以固定端為基準(zhǔn)向自由端熱膨脹，數(shù)控機(jī)床運(yùn)動軸的位置誤差亦隨之變化，因此，運(yùn)動軸的位置誤差是動態(tài)誤差，其不僅與機(jī)床坐標(biāo)位置有夫，而且還與機(jī)床溫度場信息有夫。而且實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，熱誤差是影響加工精度的主要因素，占總加工誤差的50% -70%，因此有效的檢測出機(jī)床加工中產(chǎn)生的熱誤差并對其實(shí)施補(bǔ)償，將有效提高數(shù)控機(jī)床加工精度。此外機(jī)床廠家普遍反映，通過預(yù)設(shè)補(bǔ)償值或數(shù)學(xué)補(bǔ)償模型來補(bǔ)償機(jī)床誤差，隨著季節(jié)氣候、外界環(huán)境溫度、加工エ況的變化，補(bǔ)償精度不能長期有效保持，一段時(shí)間后就失去了補(bǔ)償效果。為了保持補(bǔ)償系統(tǒng)長期有效的補(bǔ)償精度，就必須對外界環(huán)境溫度、加工エ況進(jìn)行有效監(jiān)控，并據(jù)此實(shí)時(shí)調(diào)整補(bǔ)償模型。經(jīng)檢索發(fā)現(xiàn)，學(xué)界對機(jī)床熱誤差的研究都主要集中在主軸熱漂移方面，如申請?zhí)枮?01110001213. 2，名稱為《用于高速精密加工的熱誤差實(shí)時(shí)補(bǔ)償系統(tǒng)及補(bǔ)償方法》的中國專利申請、機(jī)械工程學(xué)報(bào)上刊登的文章《數(shù)控機(jī)床熱誤差補(bǔ)償模型在線修正方法研究》等，但是隨著電主軸的應(yīng)用，主軸熱漂移誤差已經(jīng)能夠得到有效控制，所以運(yùn)動軸的位置熱誤差成了影響最大的熱誤差。對于機(jī)床螺距誤差的研究有中國專利申請?zhí)?00410003487. 5、專利名稱《數(shù)控機(jī)床誤差補(bǔ)償 方法及其系統(tǒng)》，此外菲迪亞公司還發(fā)明了一種用于數(shù)控機(jī)床上補(bǔ)償靜態(tài)誤差的方法和系統(tǒng)(中國專利公開號CN 1308741A)。但這些研究都只對數(shù)控機(jī)床螺距誤差提出了靜態(tài)補(bǔ)償措施，是運(yùn)用預(yù)設(shè)的不變的補(bǔ)償模型來確定補(bǔ)償值，無法在實(shí)際使用中隨著環(huán)境溫度和切削エ況的變化對補(bǔ)償模型進(jìn)行實(shí)時(shí)更新，魯棒性不強(qiáng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種數(shù)控機(jī)床幾何與熱復(fù)合位置誤差的智能補(bǔ)償系統(tǒng)，對數(shù)控機(jī)床運(yùn)動軸的幾何與熱復(fù)合位置誤差進(jìn)行雙向補(bǔ)償，提高機(jī)床加工時(shí)的定位精度與重復(fù)定位精度，同時(shí)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測外界環(huán)境溫度、加工工況的變化，并據(jù)此實(shí)時(shí)更新補(bǔ)償模型，提高補(bǔ)償模型的魯棒性。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種數(shù)控機(jī)床幾何與熱復(fù)合位置誤差的智能補(bǔ)償系統(tǒng)，其包括數(shù)控機(jī)床、溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測單元、I/o數(shù)據(jù)交互單元和中央控制單元，其中，數(shù)控機(jī)床包括有床身和數(shù)控系統(tǒng)，溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測單元與數(shù)控機(jī)床的床身連接并且對床身及其環(huán)境的溫度信息進(jìn)行采集，該溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測單元還與中央控制單元連接并且將溫度信息實(shí)時(shí)反饋給中央控制單元，I/o數(shù)據(jù)交互單元與數(shù)控機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)連接并且與之進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，I/o數(shù)據(jù)交互單元由數(shù)控系統(tǒng)讀取包括當(dāng)前的機(jī)床坐標(biāo)位置、伺服電機(jī)方向和冷卻液工作狀態(tài)在內(nèi)的實(shí)時(shí)狀態(tài)信息，并且向數(shù)控系統(tǒng)輸入補(bǔ)償值，I/o數(shù)據(jù)交互單元還與中央控制單元連接并且與之進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，I/o數(shù)據(jù)交互單元將當(dāng)前的實(shí)時(shí)狀態(tài)信息輸入中央控制單元，中央控制單元根據(jù)來自溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測單元的溫度信息和來自I/o數(shù)據(jù)交互單元的實(shí)時(shí)狀態(tài)信息，自動實(shí)時(shí)建立和更新補(bǔ)償模型，并且將由補(bǔ)償模型獲得的補(bǔ)償值傳輸給I/o數(shù)據(jù)交互單元。所述的溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測單元包括前后依次連接的溫度傳感器、溫度變送器和數(shù)據(jù)采集卡，其中，溫度傳感器分布于數(shù)控機(jī)床床身上的各溫度測量點(diǎn)，數(shù)據(jù)采集卡連接中央控制單元，溫度變送器含有電容式濾波電路并且將溫度信號轉(zhuǎn)變成與溫度信號成線性關(guān)系的電壓信號，該溫度傳感器實(shí)時(shí)采集溫度信息并通過數(shù)據(jù)采集卡傳輸給該中央控制單元；所述的溫度傳感器為Ptioo電阻式溫度傳感器，溫度變送器為隔離式溫度變送器，數(shù)據(jù)采集卡為 PCI-1711。所述的I/O數(shù)據(jù)交互單元包括前后依次連接的外部I/O擴(kuò)展模塊、光電耦合電路和輸入輸出卡，其中，外部I/o擴(kuò)展模塊連接數(shù)控機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)，輸入輸出卡連接中央控制單元，該外部I/o擴(kuò)展模塊讀取數(shù)控機(jī)床的實(shí)時(shí)狀態(tài)信息并經(jīng)輸入輸出卡輸入到中央控制單元，該輸入輸出卡自中央控制單元接收補(bǔ)償值并經(jīng)外部I/o擴(kuò)展模塊輸入數(shù)控系統(tǒng)，該光電耦合電路完成數(shù)控系統(tǒng)的信號與中央控制單元的信號之間的電平轉(zhuǎn)換；所述的輸入輸出卡為PCI-1753。所述的中央控制單元包括有實(shí)時(shí)補(bǔ)償模塊、溫度信號處理模塊、在線自動建模模塊、動態(tài)調(diào)整模塊和機(jī)床性能分析模塊，所述實(shí)時(shí)補(bǔ)償模塊分別與溫度信號處理模塊、在線自動建模模塊、動態(tài)調(diào)整模塊以及I/o數(shù)據(jù)交互單元相連接，所述溫度信號處理模塊、動態(tài)調(diào)整模塊與溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測單元相連接，所述機(jī)床性能分析模塊與I/o數(shù)據(jù)交互單元相連接。
所述的溫度信號處理模塊對采集的溫度信息進(jìn)行平穩(wěn)預(yù)處理、保存、提取和自動標(biāo)定，所述的平穩(wěn)預(yù)處理是指對溫度信號進(jìn)行去噪和平穩(wěn)處理，所述的溫度信息保存、提取是指在測量機(jī)床各種熱態(tài)下的定位誤差時(shí)，將各溫度測點(diǎn)的溫度信息保存到溫度歷史記錄數(shù)據(jù)庫中并在后期得以提取，所述的溫度信息自動標(biāo)定是指根據(jù)基準(zhǔn)溫度傳感器對其它溫度傳感器進(jìn)行包括零位校正和比例系數(shù)確定在內(nèi)的自動標(biāo)定。所述的在線自動建模模塊提取數(shù)控機(jī)床的溫度信息和實(shí)時(shí)狀態(tài)信息，完成補(bǔ)償模型的自動建模和更新，并將正向與反向各自的補(bǔ)償模型傳遞給實(shí)時(shí)補(bǔ)償模塊；該補(bǔ)償模型的表達(dá)式為Er (X, T) = Er (x) +Er (T) = Er (x) +tan ^ (Px-P0)tan 3 =^AT 螺母+k2 A T軸承座，式中，Er(X)為位置誤差的幾何部分，只與工作臺位置有夫，
Er(T)為位置誤差的熱部分，與工作臺位置和溫度均有夫，tan ^為對應(yīng)誤差曲線的線性擬合斜率，只與溫度有夫，P0為工作臺的當(dāng)前機(jī)械坐標(biāo)位置，Px為參考點(diǎn)的機(jī)械坐標(biāo)位置，A Tt_、A Tww為機(jī)床關(guān)鍵測點(diǎn)的溫度變化量，も、k2為增益系數(shù)。所述的動態(tài)調(diào)整模塊實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)控機(jī)床的溫度信息和實(shí)時(shí)狀態(tài)信息，并據(jù)此修正調(diào)整因子，實(shí)時(shí)更新補(bǔ)償模型。所述的實(shí)時(shí)補(bǔ)償模塊根據(jù)數(shù)控機(jī)床的溫度信息、實(shí)時(shí)狀態(tài)信息以及動態(tài)調(diào)整模塊反饋的信息，由實(shí)時(shí)更新的補(bǔ)償模型確定補(bǔ)償值并將之輸出給數(shù)控機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)。所述的機(jī)床性能分析模塊讀取補(bǔ)償前后的數(shù)控機(jī)床實(shí)時(shí)狀態(tài)信息，分析處理獲得機(jī)床補(bǔ)償前后的定位精度、重復(fù)定位精度、系統(tǒng)偏差和反向間隙，并且輸出給數(shù)控機(jī)床的控制系統(tǒng)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明取得了下述有益效果本發(fā)明就是在控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)與控制方法上采取措施，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測外界環(huán)境溫度和加工エ況的變化，并據(jù)此實(shí)時(shí)更新補(bǔ)償模型，提高補(bǔ)償模型的魯棒性，進(jìn)而對數(shù)控機(jī)床運(yùn)動軸的幾何與熱復(fù)合位置誤差進(jìn)行雙向補(bǔ)償，提高了機(jī)床加工時(shí)的定位精度與重復(fù)定位精度，更好地解決了數(shù)控機(jī)床的精度補(bǔ)償問題。


圖I為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖。圖2為本發(fā)明中央控制單元的工作流程示意圖。圖3為機(jī)床位置誤差幾何部分與熱誤差的分離示意圖。圖4為綜合補(bǔ)償模型的擬合效果圖。圖5為動態(tài)調(diào)整模塊的工作原理圖。圖6為機(jī)床性能分析模塊的工作原理圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作詳細(xì)說明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不僅限于下述的實(shí)施例。本發(fā)明基于Labview平臺、嵌入式エ控機(jī)、Advantech多功能數(shù)據(jù)采集卡開發(fā)，以機(jī)床的外部原點(diǎn)偏置功能和數(shù)控系統(tǒng)PMC窗ロ讀取功能為基礎(chǔ)，集溫度監(jiān)測單元、I/O數(shù)據(jù)交互単元、實(shí)時(shí)補(bǔ)償模塊、在線自動建模模塊、動態(tài)調(diào)整模塊、機(jī)床性能分析模塊、遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊于一體的智能化控制平臺。
所述數(shù)控機(jī)床幾何與熱復(fù)合位置誤差的智能補(bǔ)償系統(tǒng)能夠根據(jù)實(shí)時(shí)采集的機(jī)床溫度場信息，監(jiān)測外界環(huán)境溫度及加工工況的變化，并隨之變化引入動態(tài)修正因子，實(shí)時(shí)修正和更新補(bǔ)償模型，提高補(bǔ)償模型的魯棒性，進(jìn)而對機(jī)床運(yùn)動軸的幾何與熱復(fù)合位置誤差進(jìn)行雙向補(bǔ)償，提高機(jī)床加工時(shí)的定位精度與重復(fù)定位精度。如圖I所示，本發(fā)明所述數(shù)控機(jī)床幾何與熱復(fù)合位置誤差的智能補(bǔ)償系統(tǒng)包括數(shù)控機(jī)床、溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測單元、I/o數(shù)據(jù)交互單元和中央控制單元。其中，數(shù)控機(jī)床包括有床身和數(shù)控系統(tǒng)，溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測單元與數(shù)控機(jī)床的床身連接并且對床身及其環(huán)境的溫度信息進(jìn)行采集，該溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測單元還與中央控制單元連接并且將溫度信息實(shí)時(shí)反饋給中央控制單元，I/o數(shù)據(jù)交互單元與數(shù)控機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)連接并且與之進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，I/O數(shù)據(jù)交互單元由數(shù)控系統(tǒng)讀取包括當(dāng)前的機(jī)床坐標(biāo)位置、伺服電機(jī)方向和冷卻液工作狀態(tài)在內(nèi)的實(shí)時(shí)狀態(tài)信息，并且向數(shù)控系統(tǒng)輸入補(bǔ)償值，I/o數(shù)據(jù)交互單元還與中央控制單元連接并且與之進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，I/o數(shù)據(jù)交互單元將當(dāng)前的實(shí)時(shí)狀態(tài)信息輸入中央控制單元，中央控制單元根據(jù)來自溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測單元的溫度信息和來自I/o數(shù)據(jù)交互單元的實(shí)時(shí)狀態(tài)信息，自動實(shí)時(shí)建立和更新補(bǔ)償模型，并且將由補(bǔ)償模型獲得的補(bǔ)償值傳輸給I/o數(shù)據(jù)交互單元。所述的溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測單元主要包括前后依次連接的ptlOO電阻式溫度傳感器、隔離式溫度變送器和綜合數(shù)據(jù)采集卡PCI-1711。分布在數(shù)控機(jī)床床身各關(guān)鍵溫度測量點(diǎn)上的精度±0. 1°C的ptlOO電阻式溫度傳感器通過表面鍍銀的三芯屏蔽線與隔離式溫度變送器相連，然后經(jīng)過隔離式溫度變送器后連接到綜合數(shù)據(jù)采集卡PCI-1711的模擬量采集通道上，綜合數(shù)據(jù)采集卡PCI-1711連接中央控制單元，該ptlOO電阻式溫度傳感器實(shí)時(shí)采集溫度信息并通過綜合數(shù)據(jù)采集卡PCI-1711實(shí)時(shí)傳輸給中央控制單元。所述的隔離式溫度變送器的量程為O 50°C，其含有電容式濾波電路，將實(shí)時(shí)采集的溫度信號轉(zhuǎn)變成與溫度信號成線性的O 5V電壓信號輸出，隔離式溫度變送器可以將輸入和輸出信號相隔離,增加了共?？垢蓴_能力。所述的I/O數(shù)據(jù)交互單元主要包括前后依次連接的外部I/O擴(kuò)展模塊、光電耦合電路和數(shù)字量輸入輸出卡PCI-1753。I/O數(shù)據(jù)交互單元通過外部I/O擴(kuò)展模塊與數(shù)控機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行連接以及數(shù)據(jù)交互，數(shù)字量輸入輸出卡PCI-1753連接中央控制單元。外部I/O擴(kuò)展模塊通過PMC窗口功能讀取機(jī)床各運(yùn)動軸的當(dāng)前機(jī)床坐標(biāo)位置、伺服電機(jī)方向、冷卻液工作狀態(tài)等數(shù)控機(jī)床的實(shí)時(shí)狀態(tài)信息，然后經(jīng)數(shù)字量輸入輸出卡PCI-1753的DI通道輸入到中央控制單元，中央控制單元將當(dāng)前各軸的補(bǔ)償值經(jīng)數(shù)字量輸入輸出卡PCI-1753的DO通道傳送給外部I/O擴(kuò)展模塊，再由PMC窗口寫入功能將補(bǔ)償值輸入數(shù)控系統(tǒng)的補(bǔ)償單元。所述的光電耦合電路主要完成數(shù)控系統(tǒng)24V數(shù)字信號與中央控制單元5V數(shù)字信號之間的電平轉(zhuǎn)換，用光電耦合電路代替繼電器，不僅裝置體積小，而且節(jié)省成本。所述的中央控制單元是整個(gè)數(shù)控機(jī)床幾何與熱復(fù)合位置誤差的智能補(bǔ)償系統(tǒng)的控制中心,它是以嵌入式工控機(jī)為載體，基于Labview平臺實(shí)現(xiàn)控制算法,該嵌入式工控機(jī)型號為UNO 3072LA ;中央控制單元主要包括有實(shí)時(shí)補(bǔ)償模 塊、溫度信號處理模塊、在線自動建模模塊、動態(tài)調(diào)整模塊、機(jī)床性能分析模塊和遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊，所述實(shí)時(shí)補(bǔ)償模塊分別與溫度信號處理模塊、在線自動建模模塊、動態(tài)調(diào)整模塊以及I/O數(shù)據(jù)交互單元相連接，所述溫度信號處理模塊、動態(tài)調(diào)整模塊與溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測單元相連接，所述機(jī)床性能分析模塊與I/O數(shù)據(jù)交互單元相連接。整個(gè)中央控制單元的工作流程示意圖如圖2所示。
所述的溫度信號處理模塊主要是對采集的溫度信息進(jìn)行平穩(wěn)預(yù)處理、保存、提取和自動標(biāo)定。所述的平穩(wěn)預(yù)處理是指基于VC++語言編寫的功能函數(shù)對溫度信號進(jìn)行去噪、平穩(wěn)處理，消除機(jī)床振動噪聲和測量電路帶來的干擾信號，得到平穩(wěn)的溫度信號；所述的溫度信息的保存、提取是指在測量機(jī)床各種熱態(tài)下的定位誤差時(shí)，以設(shè)定的文件名、路徑、保存格式(支持Excel的*. Xls格式和Labview的簇?cái)?shù)據(jù)類型)將各溫度測點(diǎn)的溫度信息保存到溫度歷史記錄數(shù)據(jù)庫中，以備在后期的自動建模、實(shí)時(shí)補(bǔ)償中提取相關(guān)記錄；所述的自動標(biāo)定是指在測量中根據(jù)基準(zhǔn)溫度傳感器對其它溫度傳感器進(jìn)行自動標(biāo)定，包括零位校正和比例系數(shù)確定，從而保證采集到準(zhǔn)確的溫度信息。所述的溫度歷史記錄數(shù)據(jù)庫用于存放機(jī)床各溫度測點(diǎn)的溫度信息、冷卻液處于不同工作狀態(tài)下的增益系數(shù)檢索表，在自動建模和實(shí)時(shí)補(bǔ)償時(shí)，將記錄參數(shù)反饋給各個(gè)功能模塊。
所述的在線自動建模模塊提取數(shù)控機(jī)床的溫度信息和實(shí)時(shí)狀態(tài)信息，完成補(bǔ)償模型的自動建模和更新，并將正向與反向各自的補(bǔ)償模型傳遞給實(shí)時(shí)補(bǔ)償模塊。該在線自動建模模塊讀取指定目錄下的激光干涉儀測量文件，提取其中的關(guān)鍵信息，包括機(jī)床不同位置的定位誤差值、對應(yīng)的機(jī)床坐標(biāo)位置和機(jī)床的運(yùn)動方向，并對同一方向的多次測量結(jié)果進(jìn)行均值處理，讀取溫度歷史記錄文件，提取出不同溫度測點(diǎn)下測量機(jī)床定位誤差時(shí)各個(gè)溫度測點(diǎn)的溫度值；根據(jù)提取的誤差數(shù)據(jù)、機(jī)床坐標(biāo)位置和運(yùn)動方向、溫度信息，自動調(diào)用Matlab函數(shù)與VC++語言編寫的建模功能模塊，完成綜合補(bǔ)償模型的自動建模和更新，并將正向與反向各自的補(bǔ)償模型傳遞給實(shí)時(shí)補(bǔ)償模塊。數(shù)控機(jī)床絲桿螺母副的位置誤差是動態(tài)誤差，不僅與機(jī)床坐標(biāo)位置有關(guān)，而且與機(jī)床的溫度場也有關(guān)。經(jīng)實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，隨著機(jī)床受熱溫度升高，機(jī)床的定位誤差誤差曲線形狀變化不大，而曲線斜率不斷增大。定位熱誤差曲線隨著溫度升高，以參考點(diǎn)為基準(zhǔn)不斷向上呈扇形擺動。因此，如圖3所示，可以將數(shù)控機(jī)床運(yùn)動軸的位置誤差分為幾何誤差與熱誤差兩部分幾何誤差Er(X)即為常溫螺距誤差，是在機(jī)床冷態(tài)時(shí)測得的定位誤差曲線，它只與機(jī)床工作臺的位置有關(guān)，是機(jī)床坐標(biāo)位置的高次多項(xiàng)式擬合函數(shù)，擬合次數(shù)可以根據(jù)定位誤差曲線形狀動態(tài)調(diào)整。熱誤差Er (T)與工作臺位置和溫度均有關(guān)，tan β是工作臺關(guān)鍵測點(diǎn)絲桿螺母、軸承坐溫度變化量的多元線性擬合函數(shù)，綜合補(bǔ)償模型的建模效果如圖4所示。因此，用以確定補(bǔ)償值的補(bǔ)償模型的表達(dá)式為Er (χ, Τ) = Er (x) +Er (T) = Er (x) +tan β (Px-P0)tan β = Ic1 Δ T 螺母 +k2 Δ T 軸承座，式中，Er(x)為位置誤差的幾何部分，只與工作臺位置有關(guān)，Er(T)為位置誤差的熱部分，與工作臺位置和溫度均有關(guān)，tan β為對應(yīng)誤差曲線的線性擬合斜率，只與溫度有關(guān)，P0為工作臺的當(dāng)前機(jī)械坐標(biāo)位置，Px為參考點(diǎn)的機(jī)械坐標(biāo)位置，Λ Tt_、Λ Twus為機(jī)床關(guān)鍵測點(diǎn)的溫度變化量，kp k2為增益系數(shù)。所述的動態(tài)調(diào)整模塊實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)控機(jī)床的溫度信息和實(shí)時(shí)狀態(tài)信息，并據(jù)此修正調(diào)整因子，實(shí)時(shí)更新補(bǔ)償模型。機(jī)床幾何位置誤差受環(huán)境溫度變化影響較大，隨季節(jié)、室溫發(fā)生變化，原先預(yù)設(shè)的補(bǔ)償值或補(bǔ)償模型的補(bǔ)償精度降低。精密加工車間為了減少環(huán)境溫度的影響，將機(jī)床置于20 0C的恒溫車間中，但恒溫車間耗能大、成本高，不經(jīng)濟(jì)。經(jīng)過ANSYS仿真分析和在不同的季節(jié)、室溫下測量的大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證表明，大氣與機(jī)床長時(shí)間充分接觸后，其變化量在運(yùn)動軸上形成的溫度場是均勻溫度場，對幾何誤差的影響如下所示AEr = p XAT 環(huán)境 X (Px-P0)式中AEr為幾何誤差的調(diào)整因子；
A Tjw為環(huán)境溫度變化量；p為線性熱膨脹系數(shù)，其與絲桿螺母副材料，裝配方式有夫。切削加工時(shí)，冷卻液是否打開及其工作狀態(tài)對熱誤差影響較大。機(jī)床各關(guān)鍵測點(diǎn)溫度信息不變，而冷卻液工作狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，機(jī)床熱誤差大小隨之變化。為了評估冷卻液的影響，減少其對補(bǔ)償精度的影響，補(bǔ)償模型需要隨其工作狀態(tài)變化做相應(yīng)調(diào)整。據(jù)此可以在冷卻液處于不同工作狀況時(shí)，分別測量A Tiw與A Twm前的增益系數(shù)，然后以數(shù)據(jù)檢索表的形式保存在溫度歷史數(shù)據(jù)庫中，實(shí)際切削加工時(shí)，根據(jù)冷卻液的エ作狀況選擇相應(yīng)的增益系數(shù)。所述的動態(tài)調(diào)整模塊的工作原理如圖5所示，其實(shí)時(shí)監(jiān)測外部環(huán)境溫度，與建模時(shí)的基準(zhǔn)環(huán)境溫度做比較，井根據(jù)變化量A Tjw，實(shí)時(shí)修正動態(tài)調(diào)整因子A Er，對補(bǔ)償模型的幾何部分進(jìn)行實(shí)時(shí)修正；同時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)測機(jī)床冷卻液是否打開，如果打開，則根據(jù)冷卻液的工作狀況檢索溫度歷史數(shù)據(jù)庫中的エ況影響數(shù)據(jù)記錄表，井根據(jù)檢索結(jié)果調(diào)整補(bǔ)償模型中A Tiw與A 的増益系數(shù)，對補(bǔ)償模型的熱誤差部分進(jìn)行實(shí)時(shí)更新。所述的實(shí)時(shí)補(bǔ)償模塊，主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的交互、控制算法的執(zhí)行和補(bǔ)償值的輸出，其根據(jù)數(shù)控機(jī)床的溫度信息、實(shí)時(shí)狀態(tài)信息以及動態(tài)調(diào)整模塊反饋的信息，由實(shí)時(shí)更新的補(bǔ)償模型確定補(bǔ)償值并將之輸出給數(shù)控機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)。該實(shí)時(shí)補(bǔ)償模塊從溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測單元PCI-1711的Al通道接收機(jī)床各關(guān)鍵測點(diǎn)的實(shí)時(shí)溫度；通過I/O數(shù)據(jù)交互単元，讀取機(jī)床的當(dāng)前坐標(biāo)位置和伺服電機(jī)方向；根據(jù)動態(tài)調(diào)整模塊反饋的信息，修正動態(tài)調(diào)整因子，對補(bǔ)償模型進(jìn)行實(shí)時(shí)更新；根據(jù)伺服電機(jī)方向調(diào)用相應(yīng)的補(bǔ)償模型，并根據(jù)機(jī)床的坐標(biāo)位置和溫度信息，計(jì)算確定補(bǔ)償值，通過I/O數(shù)據(jù)交互単元將補(bǔ)償值輸出給數(shù)控機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)，對運(yùn)動軸的復(fù)合位置誤差進(jìn)行雙向補(bǔ)償。所述的機(jī)床性能分析模塊，其主要負(fù)責(zé)計(jì)算、分析機(jī)床補(bǔ)償前后的精度性能參數(shù)，其工作原理結(jié)構(gòu)框圖如圖6所示。該機(jī)床性能分析模塊讀取補(bǔ)償前后的激光干涉儀測量文件，提取各個(gè)測點(diǎn)在不同運(yùn)動方向上多次測得的誤差信息，調(diào)用Matlab Function函數(shù)編寫的分析模塊對提取數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，分別計(jì)算出機(jī)床補(bǔ)償前后的定位精度、重復(fù)定位精度、系統(tǒng)偏差、反向間隙，并輸出給數(shù)控機(jī)床的控制系統(tǒng)，以波形圖的形式在人機(jī)交互界面上顯示補(bǔ)償前后的誤差曲線對比圖。所述的遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊是基于Labview平臺的Web Server網(wǎng)絡(luò)發(fā)布模塊，其將所述補(bǔ)償系統(tǒng)的中央控制單元連接到網(wǎng)絡(luò)或內(nèi)部局域網(wǎng)上，操作人員只要輸入正確的網(wǎng)絡(luò)地址和登入密碼，就可以在辦公室或家中的計(jì)算機(jī)上通過網(wǎng)絡(luò)直接操作位于加工現(xiàn)場的數(shù)控機(jī)床幾何與熱復(fù)合位置誤差的智能補(bǔ)償系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測溫度采集信息和在線動態(tài)補(bǔ)償過程。下面給出實(shí)施例的實(shí)施過程，具體實(shí)施步驟如下I)硬件通訊平臺搭建
首先按照結(jié)構(gòu)框圖I搭建硬件通訊平臺，分布在機(jī)床各關(guān)鍵測點(diǎn)的溫度傳感器通過表面鍍銀的三芯屏蔽線與溫度變送器相連，經(jīng)過濾波電路后連接到PCI-1711的模擬量采集通道上，將溫度信息實(shí)時(shí)反饋給中央控制單元。由于加工現(xiàn)場環(huán)境惡劣，測得的溫度值往往不穩(wěn)定，經(jīng)電容式濾波電路的濾波和溫度預(yù)處理模塊的預(yù)處理，得到溫度信號精度要穩(wěn)定在±0. I°Co溫度信號測量穩(wěn)定后，應(yīng)用溫度信號處理模塊中的溫度標(biāo)定模塊，根據(jù)基準(zhǔn)溫度傳感器對其它溫度傳感器進(jìn)行自動標(biāo)定，包括零位校正和比例系數(shù)確定，從而保證采集到準(zhǔn)確的溫度信息。將數(shù)控系統(tǒng)的外部I/O擴(kuò)展模塊經(jīng)光電 耦合電路實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換后，與PCI-1753的DI/D0通道相連，使得補(bǔ)償系統(tǒng)和數(shù)控系統(tǒng)能進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。嵌入式エ控機(jī)能和數(shù)控系統(tǒng)正常通信后，在數(shù)控系統(tǒng)的PMC窗ロ編寫相應(yīng)的PLC程序代碼，使得中央處理單元能從數(shù)控系統(tǒng)中正確讀取X軸、Y軸、Z軸的機(jī)械坐標(biāo)位置和伺服電機(jī)方向，此外X軸、Y軸、Z軸各自的補(bǔ)償值也能寫到對應(yīng)的補(bǔ)償單元中。最后激活補(bǔ)償功能(參數(shù)EMS置I)，即可啟動補(bǔ)償功倉^:。嵌入式エ控機(jī)和數(shù)據(jù)采集卡是硬件系統(tǒng)的核心部件，其主要性能參數(shù)如下嵌入式エ控機(jī)(UNO 3072LA):結(jié)構(gòu)小巧、性能高，采用Intel的I. 6G凌動處理器，IG內(nèi)存，160G存儲硬盤，支持2個(gè)PCI擴(kuò)展槽。PCI-1711 :16路模擬量采集通道，模數(shù)轉(zhuǎn)換(A/D)精度為12位，采樣速率可達(dá)IOOKHz。PCI-1753 :96路總線型數(shù)字量DI/D0卡，每一路的DI/D0模式均可設(shè)置。2)機(jī)床幾何與熱復(fù)合位置誤差的在線測量為了對機(jī)床運(yùn)動軸的位置誤差進(jìn)行綜合評估與補(bǔ)償，其常溫螺距誤差和不同溫度下的熱態(tài)定位誤差均需測量。激光干涉儀測量數(shù)控機(jī)床的定位精度時(shí)，測量點(diǎn)的間距根據(jù)軸長合理設(shè)定，一般取值20 25mm，重復(fù)測量次數(shù)設(shè)定3 5次，并設(shè)置雙向測量。在測量熱態(tài)定位誤差時(shí)，X、Y、Z軸同時(shí)以2000mm/min 4000mm/min的進(jìn)給速度高速運(yùn)動模擬實(shí)際切削加工，然后在不同的溫度節(jié)點(diǎn)測量相應(yīng)工作臺的定位誤差。以工作臺的最敏感溫度測點(diǎn)(如絲桿螺母)為標(biāo)準(zhǔn)，其溫度每升高0.5°C測量一次定位誤差，最后直至機(jī)床達(dá)到熱飽和。激光干涉儀測量數(shù)控機(jī)床的定位精度時(shí)，同時(shí)啟用溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測單元采集機(jī)床各溫度測點(diǎn)的溫度信號。經(jīng)溫度信號處理模塊的預(yù)處理后，將測量期間的溫度信息做均值處理后保存在溫度歷史記錄數(shù)據(jù)庫中。3)綜合補(bǔ)償模型的建立數(shù)控機(jī)床絲桿螺母副的位置誤差是動態(tài)誤差，不僅與機(jī)床坐標(biāo)位置有關(guān)，與機(jī)床的溫度場信息也有夫。經(jīng)實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，隨著機(jī)床受熱溫度升高，機(jī)床的定位誤差誤差曲線形狀變化不大，而曲線斜率不斷増大，定位熱誤差曲線隨著溫度升高，以參考點(diǎn)為基準(zhǔn)不斷向上呈扇形擺動。因此，可以將數(shù)控機(jī)床運(yùn)動軸的位置誤差的綜合補(bǔ)償模型分為幾何誤差與熱誤差兩部分Er (x, T) = Er (x) +Er (T) = Er (x) +tan ^ (Px-P0)tan ^ =^AT 螺母 +k2 A T 軸承座
式中Er(x)為位置誤差的幾何部分，其只與工作臺位置有關(guān)。Er(T)為位置誤差的熱部分，它與工作臺位置和溫度均有關(guān)；tani3為對應(yīng)誤差曲線的線性擬合斜率，其只與溫度有關(guān)；P0為工作臺的當(dāng)前機(jī)械坐標(biāo)位置，Px為參考點(diǎn)的機(jī)械坐標(biāo)位置；Λ Tt_、Λ Twus為機(jī)床關(guān)鍵測點(diǎn)的溫度變化量，kp k2為增益系數(shù)。幾何誤差Er(X)即為常溫螺距誤差，是在機(jī)床冷態(tài)時(shí)測得的定位誤差曲線，它只與機(jī)床工作臺的位置有關(guān)，是機(jī)床坐標(biāo)位置的高次多項(xiàng)式擬合函數(shù)，擬合次數(shù)可以根據(jù)定位誤差曲線形狀動態(tài)調(diào)整。熱誤差Er (T)與工作臺位置和溫度均有關(guān)，tani3是工作臺關(guān)鍵測點(diǎn)絲桿螺母、軸承坐溫度變化量的多元線性擬合函數(shù)，用以確定補(bǔ)償值的補(bǔ)償模型以 上式為表達(dá)式。自動建模模塊根據(jù)提取的誤差數(shù)據(jù)、溫度信息，自動調(diào)用Matlab函數(shù)與VC++語言編寫的建模功能模塊，完成綜合補(bǔ)償模型的自動建模，并將正向與反向各自的補(bǔ)償模型傳遞給實(shí)時(shí)補(bǔ)償模塊。4)實(shí)時(shí)補(bǔ)償?shù)膶?shí)施首先完成交互參數(shù)的設(shè)置，包括設(shè)定X、Y、Z軸脈沖當(dāng)量δ、編程方式(直徑編程或半徑編程)、及參考點(diǎn)坐標(biāo)位置的設(shè)定，之后就可以啟動補(bǔ)償功能。實(shí)時(shí)補(bǔ)償模塊從溫度采集單元采集機(jī)床各關(guān)鍵測點(diǎn)的實(shí)時(shí)溫度，通過I/O數(shù)據(jù)交互單元，讀取機(jī)床的當(dāng)前坐標(biāo)位置和伺服電機(jī)方向。實(shí)時(shí)補(bǔ)償模塊根據(jù)伺服電機(jī)方向調(diào)用相應(yīng)的綜合補(bǔ)償模型，并根據(jù)機(jī)床實(shí)時(shí)坐標(biāo)位置和溫度信息，計(jì)算出補(bǔ)償值，通過I/o數(shù)據(jù)交互單元將補(bǔ)償值輸出給數(shù)控系統(tǒng)的補(bǔ)償單元。此外實(shí)時(shí)補(bǔ)償模塊根據(jù)動態(tài)調(diào)整模塊反饋的信息，修正動態(tài)調(diào)整因子，對補(bǔ)償模型進(jìn)行實(shí)時(shí)更新。5)現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)檢測為了驗(yàn)證補(bǔ)償系統(tǒng)的補(bǔ)償效果，對機(jī)床X軸、Y軸、Z軸的補(bǔ)償效果均進(jìn)行了現(xiàn)場測試實(shí)驗(yàn)。在機(jī)床冷態(tài)和熱態(tài)的各個(gè)溫度測點(diǎn)下，用激光干涉儀分別測量工作臺補(bǔ)償前后的定位誤差，并應(yīng)用機(jī)床性能分析模塊對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析。為了驗(yàn)證補(bǔ)償模型的魯棒性和動態(tài)修正因子的改善效果，還需在不同的日期測量模型的補(bǔ)償效果。X、Y、Z軸熱態(tài)定位誤差補(bǔ)償前后對比如下表。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)控機(jī)床幾何與熱復(fù)合位置誤差的智能補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于所述的智能補(bǔ)償系統(tǒng)包括數(shù)控機(jī)床、溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測單元、I/o數(shù)據(jù)交互單元和中央控制單元，其中，數(shù)控機(jī)床包括有床身和數(shù)控系統(tǒng)，溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測單元與數(shù)控機(jī)床的床身連接并且對床身及其環(huán)境的溫度信息進(jìn)行采集，該溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測單元還與中央控制單元連接并且將溫度信息實(shí)時(shí)反饋給中央控制單元，I/o數(shù)據(jù)交互單元與數(shù)控機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)連接并且與之進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，I/o數(shù)據(jù)交互單元由數(shù)控系統(tǒng)讀取包括當(dāng)前的機(jī)床坐標(biāo)位置、伺服電機(jī)方向和冷卻液工作狀態(tài)在內(nèi)的實(shí)時(shí)狀態(tài)信息，并且向數(shù)控系統(tǒng)輸入補(bǔ)償值，I/o數(shù)據(jù)交互單元還與中央控制單元連接并且與之進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，I/o數(shù)據(jù)交互單元將當(dāng)前的實(shí)時(shí)狀態(tài)信息輸入中央控制單元，中央控制單元根據(jù)來自溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測單元的溫度信息和來自I/o數(shù)據(jù)交互單元的實(shí)時(shí)狀態(tài)信息，自動實(shí)時(shí)建立和更新補(bǔ)償模型，并且將由補(bǔ)償模型獲得的補(bǔ)償值傳輸給I/o數(shù)據(jù)交互單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的數(shù)控機(jī)床幾何與熱復(fù)合位置誤差的智能補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于所述的溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測單元包括前后依次連接的溫度傳感器、溫度變送器和數(shù)據(jù)采集卡，其中，溫度傳感器分布于數(shù)控機(jī)床床身上的各溫度測量點(diǎn)，數(shù)據(jù)采集卡連接中央控制單元，溫度變送器含有電容式濾波電路并且將溫度信號轉(zhuǎn)變成與溫度信號成線性關(guān)系的電壓信號，該溫度傳感器實(shí)時(shí)采集溫度信息并通過數(shù)據(jù)采集卡傳輸給該中央控制單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的數(shù)控機(jī)床幾何與熱復(fù)合位置誤差的智能補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于所述的溫度傳感器為Ptioo電阻式溫度傳感器，溫度變送器為隔離式溫度變送器，數(shù)據(jù)采集卡為PCI-1711。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的數(shù)控機(jī)床幾何與熱復(fù)合位置誤差的智能補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于所述的I/O數(shù)據(jù)交互單元包括前后依次連接的外部I/O擴(kuò)展模塊、光電耦合電路和輸入輸出卡，其中，外部I/O擴(kuò)展模塊連接數(shù)控機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)，輸入輸出卡連接中央控制單元，該外部I/O擴(kuò)展模塊讀取數(shù)控機(jī)床的實(shí)時(shí)狀態(tài)信息并經(jīng)輸入輸出卡輸入到中央控制單元，該輸入輸出卡自中央控制單元接收補(bǔ)償值并經(jīng)外部I/o擴(kuò)展模塊輸入數(shù)控系統(tǒng)，該光電耦合電路完成數(shù)控系統(tǒng)的信號與中央控制單元的信號之間的電平轉(zhuǎn)換。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的數(shù)控機(jī)床幾何與熱復(fù)合位置誤差的智能補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于所述的輸入輸出卡為PCI-1753。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的數(shù)控機(jī)床幾何與熱復(fù)合位置誤差的智能補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于所述的中央控制單元包括有實(shí)時(shí)補(bǔ)償模塊、溫度信號處理模塊、在線自動建模模塊、動態(tài)調(diào)整模塊和機(jī)床性能分析模塊，所述實(shí)時(shí)補(bǔ)償模塊分別與溫度信號處理模塊、在線自動建模模塊、動態(tài)調(diào)整模塊以及I/o數(shù)據(jù)交互單元相連接，所述溫度信號處理模塊與溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測單元相連接，所述機(jī)床性能分析模塊與I/o數(shù)據(jù)交互單元相連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的數(shù)控機(jī)床幾何與熱復(fù)合位置誤差的智能補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于所述的溫度信號處理模塊對采集的溫度信息進(jìn)行平穩(wěn)預(yù)處理、保存、提取和自動標(biāo)定，所述的平穩(wěn)預(yù)處理是指對溫度信號進(jìn)行去噪和平穩(wěn)處理，所述的溫度信息保存、提取是指在測量機(jī)床各種熱態(tài)下的定位誤差時(shí)，將各溫度測點(diǎn)的溫度信息保存到溫度歷史記錄數(shù)據(jù)庫中并在后期得以提取，所述的溫度信息自動標(biāo)定是指根據(jù)基準(zhǔn)溫度傳感器對其它溫度傳感器進(jìn)行包括零位校正和比例系數(shù)確定在內(nèi)的自動標(biāo)定。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的數(shù)控機(jī)床幾何與熱復(fù)合位置誤差的智能補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于所述的在線自動建模模塊提取數(shù)控機(jī)床的溫度信息和實(shí)時(shí)狀態(tài)信息，完成補(bǔ)償模型的自動建模和更新，并將正向與反向各自的補(bǔ)償模型傳遞給實(shí)時(shí)補(bǔ)償模塊。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的數(shù)控機(jī)床幾何與熱復(fù)合位置誤差的智能補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于所述的補(bǔ)償模型的表達(dá)式為 Er (x, T) = Er (x) +Er (T) = Er (x) +tan β (Px-P0) tan β = Ic1 Δ T 螺母 +k2 Δ T 軸承座， 式中，Er(x)為位置誤差的幾何部分，只與工作臺位置有關(guān)， Er (T)為位置誤差的熱部分，與工作臺位置和溫度均有關(guān)， tani3為對應(yīng)誤差曲線的線性擬合斜率，只與溫度有關(guān)， P0為工作臺的當(dāng)前機(jī)械坐標(biāo)位置，Px為參考點(diǎn)的機(jī)械坐標(biāo)位置， ΛΤ_、Λ Tww為機(jī)床關(guān)鍵測點(diǎn)的溫度變化量，ki、k2為增益系數(shù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的數(shù)控機(jī)床幾何與熱復(fù)合位置誤差的智能補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于所述的動態(tài)調(diào)整模塊實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)控機(jī)床的溫度信息和實(shí)時(shí)狀態(tài)信息，并據(jù)此修正調(diào)整因子，實(shí)時(shí)更新補(bǔ)償模型。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的數(shù)控機(jī)床幾何與熱復(fù)合位置誤差的智能補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于所述的實(shí)時(shí)補(bǔ)償模塊根據(jù)數(shù)控機(jī)床的溫度信息、實(shí)時(shí)狀態(tài)信息以及動態(tài)調(diào)整模塊反饋的信息，由實(shí)時(shí)更新的補(bǔ)償模型確定補(bǔ)償值并將之輸出給數(shù)控機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)。
12.根據(jù)權(quán)利要求6所述的數(shù)控機(jī)床幾何與熱復(fù)合位置誤差的智能補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于所述的機(jī)床性能分析模塊讀取補(bǔ)償前后的數(shù)控機(jī)床實(shí)時(shí)狀態(tài)信息，分析處理獲得機(jī)床補(bǔ)償前后的定位精度、重復(fù)定位精度、系統(tǒng)偏差和反向間隙，并且輸出給數(shù)控機(jī)床的控制系統(tǒng)。
全文摘要
一種數(shù)控機(jī)床幾何與熱復(fù)合位置誤差的智能補(bǔ)償系統(tǒng)，包括數(shù)控機(jī)床、溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測單元、I/O數(shù)據(jù)交互單元和中央控制單元，其中，中央控制單元包括實(shí)時(shí)補(bǔ)償模塊、溫度信號處理模塊、在線自動建模模塊、動態(tài)調(diào)整模塊、機(jī)床性能分析模塊和遠(yuǎn)程監(jiān)控模。所述系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測外界環(huán)境溫度和加工工況的變化，并據(jù)此實(shí)時(shí)更新補(bǔ)償模型，進(jìn)而對數(shù)控機(jī)床運(yùn)動軸的幾何與熱復(fù)合位置誤差進(jìn)行雙向補(bǔ)償。本發(fā)明提高了機(jī)床加工時(shí)的定位精度與重復(fù)定位精度，更好地解決了數(shù)控機(jī)床的精度補(bǔ)償問題。
文檔編號G05B19/404GK102629121SQ20121012242
公開日2012年8月8日 申請日期2012年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月24日
發(fā)明者馮文龍, 李自漢, 楊建國, 楊漪 申請人:上海交通大學(xué)