專利名稱：數(shù)控系統(tǒng)中多次誤差加權(quán)疊加的補償系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及精密控制和精密加工領(lǐng)域，更具體地說，涉及數(shù)控機床中的誤差補償系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
數(shù)控機床控制軸的定位精度是反映機床性能的一項重要指標，是影響加工工件精度的重要因素。高精度的數(shù)控機床和高檔的數(shù)控系統(tǒng)(CNC)，都需要使用誤差補償系統(tǒng)用以提高數(shù)控機床的定位精度?，F(xiàn)代數(shù)控機床一般都是以伺服電機直接驅(qū)動滾珠絲杠進行位置控制，減少了中間傳動環(huán)節(jié)，改善了傳動系統(tǒng)的動態(tài)特性，避免了多級傳動帶來的累積誤差。對于較高檔數(shù)控機床，全閉環(huán)和半閉環(huán)機床是應(yīng)用較多的兩種形式。而全閉環(huán)數(shù)控機床，雖然能夠大大提高其控制精度，但制造成本高，且需要另外增加測量裝置、反饋裝置以及反饋傳感器補償裝置。因此，在實際生產(chǎn)中，在滿足控制精度要求的條件下，半閉環(huán)數(shù)控機床應(yīng)用更為廣泛。與此相適應(yīng)，如何提高半閉環(huán)數(shù)控機床控制精度是需要解決的關(guān)鍵問題。數(shù)控系統(tǒng)的誤差補償功能是提高數(shù)控機床精度的一個重要功能，隨著數(shù)控系統(tǒng)軟硬件技術(shù)的發(fā)展，誤差補償從傳統(tǒng)的硬件補償向軟件補償轉(zhuǎn)化，軟件補償以其靈活方便、更改容易和補償精度較高等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)。數(shù)控系統(tǒng)的誤差補償功能設(shè)置過程一般是這樣的，例如為了對數(shù)控機床的某一個軸的絲杠螺距誤差進行補償，提高數(shù)控機床控制精度，就需要測量出數(shù)控機床某一個軸的螺距誤差值，測量數(shù)控機床螺距誤差值是設(shè)置螺距誤差補償?shù)牡谝徊健Ｒ话憷脝晤l激光干涉儀能夠精確測量數(shù)控機床定位精度，并可得出絲杠傳動誤差。例如使用RENISHAW公司的MLlO激光干涉儀系統(tǒng)進行測量，測量過程如下(1)安裝激光干涉儀測量系統(tǒng)各組件，如

圖1所示。(2)在數(shù)控機床需測量誤差的軸線上安裝光學測量儀器鏡組，例如測量X軸方向精度典型安裝如圖2所示。調(diào)整激光頭和測量鏡組，使得測量激光軸線與機床移動軸線在一條直線上，即使得光路準直。(3)待激光預(yù)熱之后，輸入測量參數(shù)，例如測量點數(shù)、測量往復(fù)次數(shù)和暫停時間寸。(4)在CNC上編制標準的測量程序，使機床移動并開始測量。(5)激光干涉儀對測量結(jié)果進行預(yù)處理，例如處理溫度、空氣壓力變化引起的誤差，生成誤差測量文件，如果需要可以打印輸出結(jié)果。通過以上操作測量出機床的X軸的螺距誤差和反向間隙誤差等，將測量結(jié)果直接輸入到數(shù)控系統(tǒng)中或根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)誤差補償文件格式要求生成誤差補償文件再導入到數(shù)控系統(tǒng)中，使數(shù)控系統(tǒng)的誤差補償功能生效，再通過以上第一步到第五步過程再測量一遍機床的定位誤差，檢查再次測量到的經(jīng)過補償后的機床定位精度，是否達到設(shè)計指標的要求，如果已經(jīng)達到設(shè)計指標要求，則表示誤差補償功能設(shè)置完畢。如果未達到設(shè)計指標要求，就需要采用調(diào)整機床的機械安裝等方法，或引入其他補償因素(例如溫度誤差補償)等進行調(diào)整，調(diào)整后再對機床的誤差進行測量，再將測量的誤差數(shù)據(jù)重新輸入到數(shù)控系統(tǒng)中， 使補償生效，再檢查測量到機床的定位精度結(jié)果看是否達到設(shè)計要求，如此反復(fù)，直到機床的定位精度達到設(shè)計要求?？梢钥闯觯捎靡陨纤枋鰝鹘y(tǒng)誤差補償系統(tǒng)進行誤差補償時，當使用某次測量得到結(jié)果進行誤差補償時，要么誤差補償后的定位精度達到設(shè)計指標的要求，完成誤差補償功能的設(shè)置，要么經(jīng)過誤差補償后定位精度沒有達到設(shè)計指標的要求，就得經(jīng)過一些調(diào)整手段后重新測量誤差補償值，重新進行補償，無法在已有的測量和補償?shù)慕Y(jié)果的基礎(chǔ)上對誤差補償進行調(diào)整或追加再次測量的誤差補償，傳統(tǒng)誤差補償系統(tǒng)方法有操作復(fù)雜，重復(fù)工作多，工作時間長等缺點。
發(fā)明內(nèi)容針對上述問題，本發(fā)明重新設(shè)計了誤差補償系統(tǒng)，較傳統(tǒng)的誤差補償系統(tǒng)，本發(fā)明不限制誤差補償文件中所描述的補償項目的數(shù)量，補償項目是以添加的方式輸入到系統(tǒng)中的，相同補償特征項目可以有多個，多個補償項目的輸出相疊加，某一補償項目的輸出還可以乘以一個權(quán)值，大大的提高了誤差補償功能的靈活性。為了達到上述目的，本發(fā)明一種數(shù)控系統(tǒng)中多次誤差加權(quán)疊加的補償系統(tǒng)，包括用于誤差測量的儀器。還包括添加誤差補償文件的單元、誤差文件解釋器、誤差補償擬合算法運算器，計算誤差補償值的單元，以及接收誤差補償值指令的伺服位置閉環(huán)控制器。其中，所述添加誤差補償文件的單元，根據(jù)所述誤差測量儀器測量的誤差向誤差補償文件中添加數(shù)據(jù)；所述誤差補償文件是記錄測量誤差樣本點的數(shù)據(jù)文件，是保存了誤差補償需要的數(shù)據(jù)，由補償數(shù)據(jù)段組成，每段用來描述一個坐標的一次測量得到的一組誤差數(shù)據(jù)樣本；所述補償數(shù)據(jù)段包括補償數(shù)據(jù)信息描述部分和誤差樣本數(shù)據(jù)部分；所述補償數(shù)據(jù)信息描述部分，用于描述補償過程參數(shù)，包括相關(guān)參數(shù)的名稱或編號、被測軸的名稱或編號、 參數(shù)的變化量、參數(shù)測量及補償起始位置和終止位置、參數(shù)測量及補償方向，以及誤差補償權(quán)值；所述誤差樣本數(shù)據(jù)部分包括一組樣本點，所述樣本點的數(shù)據(jù)中包括參數(shù)值和誤差值兩部分；根據(jù)所述誤差補償文件可以得到最終誤差&補償曲線的公式Ex = EX1+EX2+EX3 = K1XF1 (X，Y, Ζ) +K2XF2 (Χ, Y, Ζ) +K3XF3 (Χ, Y，Ζ) +......其中X，Y，Z表示當前位置，F(xiàn)n (X，Y，Z )為根據(jù)第η次測量誤差樣本擬合得到的誤差函數(shù)，Kn為所述誤差補償權(quán)值，η取1，2，3......自然數(shù)；所述誤差文件解釋器，用于檢查誤差補償文件的格式是否正確，提取所述誤差補償文件中的誤差補償信息，分項在內(nèi)存中建立誤差補償項數(shù)據(jù)列表；所述誤差補償擬合算法運算器，用于計算中間點誤差；采用直線擬合算法，計算出補償方程
權(quán)利要求1. 一種數(shù)控系統(tǒng)中多次誤差加權(quán)疊加的補償系統(tǒng)，包括用于誤差測量的儀器；其特征在于，還包括添加誤差補償文件的單元、誤差文件解釋器、誤差補償擬合算法運算器，計算誤差補償值的單元，以及接收誤差補償值指令的伺服位置閉環(huán)控制器；其中，所述添加誤差補償文件的單元，根據(jù)所述誤差測量儀器測量的誤差向誤差補償文件中添加數(shù)據(jù)；所述誤差補償文件是記錄測量誤差樣本點的數(shù)據(jù)文件，是保存了誤差補償需要的數(shù)據(jù)，由補償數(shù)據(jù)段組成，每段用來描述一個坐標的一次測量得到的一組誤差數(shù)據(jù)樣本； 所述補償數(shù)據(jù)段包括補償數(shù)據(jù)信息描述部分和誤差樣本數(shù)據(jù)部分；所述補償數(shù)據(jù)信息描述部分，用于描述補償過程參數(shù)，包括相關(guān)參數(shù)的名稱或編號、被測軸的名稱或編號、參數(shù)的變化量、參數(shù)測量及補償起始位置和終止位置、參數(shù)測量及補償方向，以及誤差補償權(quán)值； 所述誤差樣本數(shù)據(jù)部分包括一組樣本點，所述樣本點的數(shù)據(jù)中包括參數(shù)值和誤差值兩部分；根據(jù)所述誤差補償文件可以得到最終誤差&補償曲線的公式Ex = EX1+EX2+EX3 = K1X F1 (X，Y，Ζ) +K2 X F2 (X，Y，Ζ) +K3X F3 (X，Y，Ζ) +......其中X，Y，Z表示當前位置，F(xiàn)n (X，Y，Z )為根據(jù)第η次測量誤差樣本擬合得到的誤差函數(shù)，Kn為所述誤差補償權(quán)值，η取1，2，3......自然數(shù)；所述誤差文件解釋器，用于檢查誤差補償文件的格式是否正確，提取所述誤差補償文件中的誤差補償信息，分項在內(nèi)存中建立誤差補償項數(shù)據(jù)列表；所述誤差補償擬合算法運算器，用于計算中間點誤差；采用直線擬合算法，計算出補償 (X - χ Λχ(Ε -E )方程
專利摘要一種數(shù)控系統(tǒng)中多次誤差加權(quán)疊加的補償系統(tǒng)，包括用于誤差測量的儀器，還包括添加誤差補償文件的單元、誤差文件解釋器、誤差補償擬合算法運算器，計算誤差補償值的單元，以及接收誤差補償值指令的伺服位置閉環(huán)控制器；計算誤差補償值的單元包括程序代碼解析器、插補器。本實用新型多次疊加誤差補償系統(tǒng)能提高數(shù)控機床的定位精度和重復(fù)定位精度，給用戶的機床精度調(diào)試帶來極大的方便，同時還提供對誤差進行加權(quán)補償操作，實現(xiàn)對全測量范圍的補償調(diào)整，可以對某項誤差補償曲線進行加權(quán)操作，從而使用戶可以不斷改進數(shù)控機床的定位精度，也給用戶機床安裝調(diào)試過程帶來極大的方便。
文檔編號G05B19/404GK202120088SQ20112015979
公開日2012年1月18日 申請日期2011年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月18日
發(fā)明者于德海, 劉慶宏, 劉沛, 林猛, 湯洪濤, 王聲文, 王大偉, 白彥慶, 耿文劍, 董大鵬, 陳虎 申請人:大連光洋科技工程有限公司