[實用新型]一種數控機床主軸熱誤差智能感知系統

有效

• 申請號: 201820802162.0
• 申請日: 2018-05-28
• 公開（公告）號: CN208888637U
• 公開（公告）日: 2019-05-21
• 發明（設計）人: 楊澤青;呂碩穎;劉麗冰;高頌;陳英姝;彭凱;張亞彬;華旭峰;范敏;張炳寅;李增強;李超;劉奇
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: G05B19/401
• 分類號: G05B19/401
• 代理公司: 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙) 12210
• 代理人: 王瑞

本實用新型公開了一種數控機床主軸熱誤差智能感知系統。該感知系統包括若干個溫度傳感器節點、若干個位移傳感器節點、后臺數據處理中心和熱誤差補償執行模塊；所述后臺數據處理中心分別與溫度傳感器節點和位移傳感器節點連接；所述后臺數據處理中心與熱誤差補償執行模塊連接；所述溫度傳感器節點分布在機床主軸溫度敏感點上；所述位移傳感器節點夾持在機床三軸位移測量點上；所述后臺數據處理中心包括ZigBee協調器、嵌入式ARM處理器和FPGA芯片。該系統能實時可靠地感知機床主軸熱誤差信息，并對其進行補償，可以實現熱誤差檢測與補償一體化，不需人工干預。

技術領域

本實用新型涉及數控機床熱誤差測量及感知領域，具體是一種數控機床主軸熱誤差智能感知系統。

背景技術

數控機床智能化的技術特征及發展趨勢主要體現為加工智能化、管理智能化和維護智能化。其中維護智能化指的是數控機床對自身生產過程中的狀態進行智能化監控，并根據這些狀態進行自我控制以保證機床正常工作，主要包括智能化監控技術、智能化故障診斷技術、智能化誤差補償技術和智能化維護技術。機床智能化誤差補償的一個重要部分是主軸熱誤差補償智能化，實現主軸熱誤差智能感知與補償對提高數控機床的加工精度具有重要意義。

熱誤差智能感知技術包括熱誤差信號的采集、處理、決策、補償控制和執行。現有技術是由熱敏感點的溫度測量值和熱變形值建立熱誤差模型，計算熱誤差補償值，將其導入數控系統，通過相應的補償策略合理分配給各個軸，從而完成熱誤差補償。現有機床的熱誤差感知大多采取誤差檢測和補償分立式結構，即熱誤差檢測系統負責機床主軸各軸溫度、變形的測量并與外設PC相連完成熱誤差模型的建立，熱誤差補償主要由人工通過PC主機對熱誤差模型進行處理并對機床發出誤差補償指令，機動性差，實時性不高，不能實現對熱誤差的智能感知和智能決策。

申請號為201110033561.8的文獻公開了一種由溫度測量單元、熱位移測量單元、工控機和顯示單元共同構成的數控機床熱誤差測量集成系統。該系統對主軸熱誤差變形量與溫度檢測信號同時進行采樣，利用熱誤差函數進行實時階段性建模并進行各溫度檢測數據及熱位移變形量檢測數據的精度評定，判斷模型的穩定性和精度。該系統可以實現高精度的熱誤差測量及建模，但沒有涉及熱誤差補償的研究，需要人工手動調整機床進行誤差補償，不適用于智能機床。申請號為201110379618.X的文獻公開了一種綜合傳統多元回歸模型和自回歸分布滯后模型優點的更高精度數控機床熱誤差補償模型，該模型是在測量得到的熱敏感點溫度與熱誤差關聯模型的基礎上建立的，相比之前的誤差補償方法精度更高，但是滯后嚴重，實時性差。

實用新型內容

針對現有技術的不足，本實用新型擬解決的技術問題是，提供一種數控機床主軸熱誤差智能感知系統和感知方法。

本實用新型解決所述技術問題的技術方案是，提供一種數控機床主軸熱誤差智能感知系統，其特征在于該感知系統包括若干個溫度傳感器節點、若干個位移傳感器節點、后臺數據處理中心和熱誤差補償執行模塊；所述后臺數據處理中心分別與溫度傳感器節點和位移傳感器節點連接；所述后臺數據處理中心與熱誤差補償執行模塊連接；

所述溫度傳感器節點分布在機床主軸溫度敏感點上；所述溫度傳感器節點包括溫度傳感器、第一處理器模塊、第一ZigBee發送模塊和第一電源模塊；所述第一電源模塊分別與溫度傳感器、第一處理器模塊和第一ZigBee發送模塊連接；所述第一處理器模塊分別與溫度傳感器和第一ZigBee發送模塊連接；

所述位移傳感器節點夾持在機床三軸位移測量點上；所述位移傳感器節點包括位移傳感器、第二處理器模塊、第二ZigBee發送模塊和第二電源模塊；所述第二電源模塊分別與位移傳感器、第二處理器模塊和第二ZigBee發送模塊連接；所述第二處理器模塊分別與位移傳感器和第二ZigBee發送模塊連接；