[發明專利]嵌入式數控機床熱誤差實時補償控制器

有效

• 申請號: 201410449861.8
• 申請日: 2014-09-04
• 公開（公告）號: CN104267667B
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 周祖德;胡建民;婁平;劉泉
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G05B19/404
• 分類號: G05B19/404
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司42104
• 代理人: 潘杰,劉琳

1.一種嵌入式數控機床熱誤差實時補償控制器，其特征在于：所述熱誤差實時補償控制器通過內嵌于嵌入式處理器(2)中的模型預測數控機床的熱誤差值，最終通過FPGA芯片(3)和熱補償執行模塊(4)完成熱誤差值的補償；

光纖光柵溫度傳感器(1)：通過光纖光柵解調儀實時獲取光柵波長變化，光纖光柵解調儀將光柵波長數據傳輸至以太網接口(10)，以太網接口(10)接收光柵波長數據并傳輸至嵌入式處理器(2)；

所述嵌入式處理器(2)：用于將光柵波長數據標定量化為溫度數據，根據溫度數據計算熱誤差值并傳輸至所述FPGA芯片(3)；

所述FPGA芯片(3)：首先接收嵌入式處理器(2)傳送的補償脈沖個數、控制信號和進給軸運動方向，然后依據相位判斷單元(8)送入的信號自行擇機送出補償脈沖信號，所述FPGA芯片(3)在相位判斷單元(8)輸出為低電平時輸出補償脈沖信號、輸出為高電平時不輸出補償脈沖信號；

所述熱補償執行模塊(4)位于數控機床的位置反饋環中，用于將補償脈沖信號與數控機床的原始反饋信號進行疊加，并將疊加后的反饋信號傳輸至機床控制器(6)以控制數控機床X、Y、Z三軸產生抵消熱誤差的附加運動。

2.根據權利要求1所述的嵌入式數控機床熱誤差實時補償控制器，其特征在于：所述嵌入式處理器(2)采用基于ARM的Cortex-M3核處理器STM32實現，完成溫度檢測、熱誤差值預測的功能。

3.根據權利要求2所述的嵌入式數控機床熱誤差實時補償控制器，其特征在于：所述熱誤差實時補償控制器采用嵌入式處理器(2)作為系統的中央控制單元，將溫度數據處理，熱誤差預測以及系統的自動控制功能全部集中在STM32芯片中，采用FPGA芯片(3)實現補償脈沖的產生與補償實施。

4.根據權利要求1所述的嵌入式數控機床熱誤差實時補償控制器，其特征在于：所述熱誤差實時補償控制器利用BP神經網絡數學模型對數控機床由于溫度變化造成的誤差值進行預測。

5.根據權利要求1所述的嵌入式數控機床熱誤差實時補償控制器，其特征在于：所述光纖光柵溫度傳感器(1)安裝于數控機床的刀架懸臂、主軸和工作臺。