[發(fā)明專利]一種基于在線測量的磨齒機(jī)熱誤差動態(tài)建模與補(bǔ)償方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111586582.2
• 申請日: 2021-12-21
• 公開（公告）號: CN114265365A
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李國龍;李喆裕;徐凱;王志遠(yuǎn);陳孝勇;肖揚(yáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類號: G05B19/404
• 分類號: G05B19/404
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于在線測量的磨齒機(jī)熱誤差動態(tài)建模與補(bǔ)償方法，其特征在于：包括以下步驟：

1)模型建立：在模型建立階段的m個磨齒周期中，每件齒輪加工前，磨齒機(jī)在線測量系統(tǒng)執(zhí)行測量運(yùn)動，得到誤差數(shù)據(jù)；同時，溫度傳感器(5)采集溫度數(shù)據(jù)；根據(jù)采集的誤差數(shù)據(jù)與溫度數(shù)據(jù)，建立誤差模型；

2)誤差補(bǔ)償：模型建立后，每個磨齒周期第1件齒輪加工前，磨齒機(jī)在線測量系統(tǒng)執(zhí)行測量運(yùn)動，得到首件誤差；根據(jù)首件誤差，對磨齒周期的第1件齒輪進(jìn)行測后補(bǔ)償；磨齒周期的后續(xù)齒輪加工前，溫度傳感器(5)采集溫度數(shù)據(jù)，根據(jù)溫度數(shù)據(jù)與誤差模型，得到模型計算值；根據(jù)模型計算值，進(jìn)行模型補(bǔ)償；

3)模型監(jiān)測：誤差補(bǔ)償每執(zhí)行c個磨齒周期，進(jìn)行一個磨齒周期的模型監(jiān)測；在該周期中，隨機(jī)一件齒輪加工前，磨齒機(jī)在線測量系統(tǒng)執(zhí)行測量運(yùn)動，得到該齒輪加工前的誤差測量值；同時，根據(jù)溫度數(shù)據(jù)與誤差模型，得到模型計算值；將誤差測量值與模型計算值進(jìn)行比較，若兩者差值小于設(shè)定值，則繼續(xù)補(bǔ)償；若兩者差值超過設(shè)定值，則重新進(jìn)行步驟1)模型建立，對誤差模型進(jìn)行重建。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磨齒機(jī)在線測量系統(tǒng)，其特征在于：包括溫度傳感器(5)、位移傳感器(10)、傳感器支架(11)；所述溫度傳感器(5)安裝在磨齒機(jī)各主要部件，如大立柱(1)、小托座(2)、電主軸(4)、大托座(6)、工作臺(9)、床身(12)等處的溫度測點上；所述傳感器支架(11)安裝在大托座(6)、小托座(2)上，所述位移傳感器(10)安裝在傳感器支架(11)上。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量運(yùn)動，其特征在于：磨齒機(jī)運(yùn)動X、Y、Z軸，將位移傳感器(10)移動到一固定位置，該位置使得位移傳感器(10)可以測量到磨齒機(jī)工作臺(9)外圓X+方向的最外側(cè)；同時，磨齒機(jī)工作臺(9)旋轉(zhuǎn)到一固定角度，即C軸旋轉(zhuǎn)到一固定角度；位移傳感器(10)測量該坐標(biāo)下的砂輪(3)相對工作臺(9)的位置。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模型建立，其特征在于：在所述模型建立需要的m個磨齒周期中，每件齒輪加工前，磨齒機(jī)在線測量執(zhí)行測量運(yùn)動，得到模型建立階段第i個磨齒周期第j件齒輪加工前的砂輪(3)相對工作臺(9)的位置P_ij；同時測量溫度，得到模型建立階段第i個磨齒周期第j件齒輪加工前的機(jī)床第k個溫度測點的溫度T_ij^k；

模型建立階段第i個磨齒周期第j件齒輪加工前的砂輪(3)相對工作臺(9)的位置P_ij減去同一磨齒周期第1件齒輪加工前的砂輪(3)相對工作臺(9)的位置P_i1，即為模型建立階段第i個磨齒周期第j件齒輪加工前的機(jī)床熱誤差E_ij，如下式所示：

E_ij＝P_ij-P_i1

同樣的，模型建立階段第i個磨齒周期第j件齒輪加工前的機(jī)床第k個溫度測點的溫度T_ij^k減去同一周期第1件齒輪加工前的機(jī)床第k個溫度測點的溫度T_i1^k，即為模型建立階段第i個磨齒周期第j件齒輪加工前的機(jī)床第k個溫度測點的溫度變化量ΔT_ij^k，如下式所示：

ΔT_ij^k＝T_ij^k-T_i1^k

根據(jù)模型建立階段機(jī)床熱誤差E_ij與機(jī)床各溫度測點的溫度變化量ΔT_ij^k，運(yùn)用多元線性回歸、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量回歸等方法，構(gòu)建誤差模型f，如下式所示：

E_ij＝f(ΔT_ij¹,ΔT_ij²,…,ΔT_ij^k,…,ΔT_ij^t)+ε

式中f為機(jī)床各溫度測點的溫度變化量ΔT_ij^k對機(jī)床熱誤差E_ij的映射，即誤差模型，ε為模型殘差；

在模型建立階段中，i＝1,2,……,m，j＝1,2,……,n，k＝1,2,……,t，m為模型建立所需要的磨齒周期數(shù)，n為一個磨齒周期加工的齒輪件數(shù)，t為機(jī)床各部件處的溫度測點總數(shù)。