【摘 要】
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数控机床在机测量系统是一种集产品加工、测量于一体的智能设备,能够有效地缩短产品的开发周期,提高企业的生产效率。但国内现有的数控机床在机测量系统普遍存在测量精度无法满足加工精度三倍以上的问题,从而导致数控机床在机测量系统在国内普及率不高。因此,研究数控机床在机测量系统的误差补偿技术对提高其测量精度具有重要意义。为了提高数控机床在机测量系统的测量精度,本文以改进的实验平台为模型,从分析误差源、建立误差
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数控机床在机测量系统是一种集产品加工、测量于一体的智能设备,能够有效地缩短产品的开发周期,提高企业的生产效率。但国内现有的数控机床在机测量系统普遍存在测量精度无法满足加工精度三倍以上的问题,从而导致数控机床在机测量系统在国内普及率不高。因此,研究数控机床在机测量系统的误差补偿技术对提高其测量精度具有重要意义。为了提高数控机床在机测量系统的测量精度,本文以改进的实验平台为模型,从分析误差源、建立误差模型、设计补偿系统三个方面开展了研究。根据数控机床在机测量系统的结构特点,分析了其主要的误差组成,确定了影响其测量精度的三种主要因素,分别为温度、速度、X/Y坐标位置。为了解决多因素影响下单项误差的预测问题,本文采用遗传算法-反向传播(genetic algorithm and back propagation,GA-BP)神经网络进行了建模预测,同时与BP神经网络建立的预测结果相对比,结果表明GA-BP神经网络预测精度更高,鲁棒性更好。为了建立高精度的综合误差预测模型,本文根据误差间相关性原理和阿贝误差理论,改进了实验平台的综合误差模型。根据数控机床在机测量系统的误差补偿要求,选择了数字信号处理器(digital singnal processor,DSP)作为误差补偿系统的核心处理器。为了对影响实验平台精度的三种因素进行实时采集,设计了 8路温度采集电路、2路编码器采集电路、2路光栅信号采集电路。另外,根据反馈中断法的原理,设计了2路硬件补偿电路。为了实现对补偿硬件电路的控制,通过DSP的集成开发环境对补偿系统进行编程开发,首先通过采集程序获取3项影响因素的数据,其次将影响因素代入单项误差模型中算出各单项误差值,然后将单项误差值导入综合误差模型中,算出当前状态下各运动轴的综合误差值,最后利用补偿脉冲程序,将误差值转换成相应的脉冲个数插入到反馈环中,实现误差补偿功能。根据数控机床在机测量系统的结构特点,改进了现有的实验平台。以实验平台为模型,开展了补偿系统各项功能的验证实验。根据实验现象可知,补偿系统能够实时采集相关影响因素、DSP中建立的综合误差模型的预测精度和实时性符合要求、补偿系统能够在光栅系统中插入补偿脉冲。图[71]表[3]参[83]
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