[發明專利]基于i5 iport協議的數控機床外置式熱誤差補償方法

有效

• 申請號: 201810731853.0
• 申請日: 2018-07-05
• 公開（公告）號: CN108803485B
• 公開（公告）日: 2020-08-14
• 發明（設計）人: 劉闊;王永青;劉海波;李特;吳嘉錕;劉海寧
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G05B19/404
• 分類號: G05B19/404
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪;侯明遠

本發明提供了一種基于i5 iport協議的數控機床外置式熱誤差補償方法，屬于數控機床熱誤差補償領域。本發明包含硬件平臺和熱誤差補償軟件兩部分。硬件平臺包括基于TSic的單總線溫度傳感器、高精度溫度采集器、多通道數據中繼器和熱誤差補償器；熱誤差補償軟件基于Matlab腳本語言開發，在熱誤差補償器中運行，實現基于熱變形機理的自動建模、基于模型的熱誤差在線實時預測和與i5數控系統通訊等功能。本發明的優點在于熱誤差補償系統基于i5 iport協議與i5數控系統進行數據讀寫，實現了在配置i5系統機床上的熱誤差補償，填補該領域的空白，提高了配置i5數控系統機床的加工精度及精度穩定性。

技術領域

本發明屬于數控機床熱誤差補償技術領域，具體為基于i5 iport協議的數控機床外置式熱誤差補償方法。

背景技術

目前針對機床熱誤差補償的研究已經成為相關學者研究的重點方向。在專利“一種數控機床熱誤差補償裝置及方法”，申請號：CN201510800430.6中應用計算機基于建立好的熱誤差模型計算出誤差預測值，基于壓電陶瓷的誤差補償裝置根據誤差預測值進行補償運動以實現熱誤差的補償。在專利“基于虛擬儀器的數控機床誤差實時補償系統”，申請號：CN201110085904.5中在工控機中運行基于虛擬儀器編寫的誤差補償軟件，該軟件根據誤差模型計算出誤差預測值，并通過機床PLC接口將補償值寫入到數控系統中以實現熱誤差的補償。在專利“一種基于華中八型數控機床熱誤差補償儀器及其補償方法”，申請號：CN201510256976.X中實現了熱誤差測試和建模，以及在華中八型數控系統上進行熱誤差補償。在專利“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”，申請號：CN201210134783.3中提出了進給系統熱誤差測量、分析和補償的技術方案。在專利“機床的熱位移補償裝置”，申請號：CN201510149236.6中基于可檢測移動部件位置的檢測單元的測試值計算熱誤差預測值，發那科數控系統再根據該預測值進行補償。

通過對研究現狀的分析，可以發現目前沒有基于i5數控系統的外置式熱誤差補償系統。

發明內容

針對目前沒有基于i5數控系統的機床熱誤差補償系統的現狀，本發明提出了基于i5 iport協議的數控機床外置式熱誤差補償系統。補償系統由硬件平臺和熱誤差補償軟件構成。硬件平臺包括基于TSic的單總線溫度傳感器、高精度溫度采集器、多通道數據中繼器和熱誤差補償器；熱誤差補償軟件基于Matlab腳本語言開發，在熱誤差補償器中運行，實現基于熱變形機理的自動建模、基于模型的熱誤差在線實時預測和與i5數控系統基于i5iport協議進行通訊等功能。

本發明的技術方案：

基于i5 iport協議的數控機床外置式熱誤差補償方法，該補償方法所用的硬件平臺基于TSic的單總線溫度傳感器通過三芯屏蔽電纜與溫度采集器連接，將溫度以11位數字方式基于ZACwire通信協議發送給溫度采集器；溫度采集器通過四芯屏蔽電纜與多通道數據中繼器連接，將接收到的溫度基于RS485通訊協議發送給多通道數據中繼器；一個多通道數據中繼器最多連接八個溫度采集器；多通道數據中繼器通過四芯屏蔽電纜與熱誤差補償器連接，將接收到的各路溫度數據匯總，并基于RS485協議將其統一發送給熱誤差補償器；熱誤差補償器通過雙絞線直通電纜與i5數控系統連接，基于i5 iport協議與i5數控系統進行通訊。

熱誤差補償軟件基于進給軸和主軸的機械結構及熱變形機理建立熱誤差預測模型，并基于該模型對熱誤差進行在線實時預測。其中進給軸熱誤差預測模型如下所示：