[發明專利]數控機床進給系統全工作行程熱誤差補償方法及其實施系統

有效

• 申請號: 201210134783.3
• 申請日: 2012-05-03
• 公開（公告）號: CN102672527A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 殷國富;陽紅;方輝
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: B23Q11/00
• 分類號: B23Q11/00;B23Q15/06;B23Q23/00
• 代理公司: 成都科海專利事務有限責任公司 51202
• 代理人: 呂建平

1.一種數控機床進給系統全工作行程熱誤差補償方法，其特征包括：

(1)數據采集：利用激光位移測量儀、布置在進給系統主要熱源位置處的溫度傳感器及溫度巡檢儀，按設定的時間間隔同步采集進給系統位移測點的位移和溫度測點的溫度數據；

(2)熱關鍵點辨識：將步驟(1)采集到的進給系統位移測點的位移和溫度測點的溫度數據采用灰色模糊聚類分析方法，按照灰色關聯度將溫度測點劃分為若干類，并通過計算每一類中溫度測點與位移測點的熱誤差序列之間的灰色綜合關聯度，從每一類中選擇出典型的溫度測點，實現進給系統熱關鍵點的辨識；

(3)熱誤差補償值確定：根據激光位移測量儀得到的熱誤差值和熱關鍵點的溫升值，采用多元線性回歸構建進給系統熱誤差補償模型，根據進給系統熱關鍵點的溫升值和光柵尺測量得到的進給系統位移值，計算確定出進給系統熱誤差補償值；

(4)進給系統熱誤差動態補償：根據步驟(3)計算確定的進給系統熱誤差補償值，由中心控制器控制數控機床進給系統原點平移，對數控機床進給系統實施熱誤差動態補償。

2.根據權利要求1所述的數控機床進給系統全工作行程熱誤差補償方法，其特征在于所述數據采集按下面的方式進行：

(1)在進給系統尚未開始運行的初始階段，采集一次進給系統溫度測點的溫度和位移測點的定位誤差的初始數據；

(2)在進給系統運行過程中，按相等的時間間隔同步采集進給系統溫度測點的溫度和位移測點的位移數據。

3.根據權利要求2所述的數控機床進給系統全工作行程熱誤差補償方法，其特征在于進給系統溫度測點的溫度和位移測點的位移數據在進給系統全行程典型工況運行速度下同步采集。

4.根據權利要求2所述的數控機床進給系統全工作行程熱誤差補償方法，其特征在于熱關鍵點辨識過程所計算的灰色綜合關聯度是溫度測點與位移系統行程端點的熱誤差序列之間的灰色綜合關聯度。

5.根據權利要求4所述的數控機床進給系統全工作行程熱誤差補償方法，其特征在于所述灰色模糊聚類分析方法包括：

(1)計算按測量時間先后順序排列的進給系統任意兩個溫度測點X_i與X_j的灰色綜合關聯度ρ_ij；

(2)根據進給系統任意兩個溫度測點之間的灰色綜合關聯度ρ_ij，構造溫度測點之間的相似關系矩陣R，其中R(i，j)＝ρ_ij；

(3)計算矩陣R的傳遞閉包R^*；

(4)聚類，設置參數λ(0≤λ≤1)，取R^*的λ截矩陣其中，

r‾ij=0,rij<λ1,rij≥λ---(5)]]>

在中，當則樣本x_i和x_j屬于同一類；

(5)熱關鍵點辨識，計算溫度測點數據序列X_i(i＝1，2，…，n)與進給系統行程端點熱誤差序列E₁，E₂之間的灰色綜合關聯度ρ′_1，i，ρ′_2，i，在步驟(4)劃分的溫度測點每個類別中，取ρ′_1，i+ρ′_2，i值最大的一個溫度測點即為熱關鍵點。