專利名稱：數(shù)控機(jī)床熱誤差補(bǔ)償溫度測(cè)點(diǎn)位置的確定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種精密機(jī)床的切削加工中機(jī)床的熱變形的測(cè)量與 補(bǔ)償方法。
背景技術(shù)：
在精密機(jī)床的切削加工中，熱源對(duì)加工精度的影響極大，提高工 件的加工精度必須對(duì)工件的熱變形和機(jī)床的熱變形作定量研究，并在 加工過(guò)程中作合理控制與補(bǔ)償。機(jī)床熱誤差的測(cè)量與補(bǔ)償， 一般須在 機(jī)床熱誤差測(cè)量的基礎(chǔ)上，通過(guò)分析機(jī)床不同位置溫度傳感器測(cè)量值 與機(jī)床熱變形的關(guān)系，建立數(shù)控機(jī)床熱誤差模型，并據(jù)此對(duì)機(jī)床的熱 變形進(jìn)行補(bǔ)償。
然而，如何選擇機(jī)床溫度測(cè)量點(diǎn)是該項(xiàng)工作的一個(gè)難點(diǎn)與技術(shù)關(guān) 鍵，機(jī)床上溫度測(cè)點(diǎn)越多，所建立的熱誤差模型越精確，但數(shù)據(jù)處理 量會(huì)隨之大大增加。目前在幾乎所有應(yīng)用的熱誤差補(bǔ)償系統(tǒng)中，溫度 傳感器位置的確定主要是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和反復(fù)試湊來(lái)解決的。通常是先基 于工程判斷，在不同位置安裝大量傳感器，再采用相關(guān)分析、聚類(lèi)分 析等方法選出少量的傳感器用于溫度誤差的建模，所提出的方法均未 解決最優(yōu)溫度測(cè)點(diǎn)位置的確定問(wèn)題。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和反復(fù)試湊來(lái)確定溫度 測(cè)量點(diǎn)導(dǎo)致大量的時(shí)間和傳感器的浪費(fèi)，因?yàn)檫@些浪費(fèi)的傳感器并不 用在最終的誤差建模中。因此，選擇適當(dāng)?shù)臏囟葌鞲衅魑恢镁统闪藱C(jī)床熱誤差精確建模的關(guān)鍵。
針對(duì)這種情況，本發(fā)明基于信息論，在對(duì)機(jī)床熱誤差有限元分析 的基礎(chǔ)上，提出了確定包含機(jī)床熱變形誤差信息量最大點(diǎn)作為溫度測(cè) 量點(diǎn)的測(cè)點(diǎn)位置優(yōu)化計(jì)算方法。該方法能夠有效地減少機(jī)床的溫度測(cè) 點(diǎn)數(shù)量，提高機(jī)床熱誤差模型的有效性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是要提供一種數(shù)控機(jī)床熱誤差補(bǔ)償最優(yōu)溫度測(cè)點(diǎn)位置的 確定方法，用于解決數(shù)控機(jī)床熱誤差補(bǔ)償建模中溫度測(cè)點(diǎn)位置的優(yōu)化 的技術(shù)問(wèn)題，用數(shù)值計(jì)算的方法進(jìn)行數(shù)控機(jī)床熱誤差補(bǔ)償溫度傳感器 測(cè)點(diǎn)位置的優(yōu)化設(shè)計(jì)。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是 一種數(shù)控機(jī)床熱誤差補(bǔ)償溫度傳感器測(cè)點(diǎn)位置的確定方法，其具 體步驟是
1. 數(shù)控機(jī)床熱特性有限元分析
建立研究對(duì)象有限元模型，確定熱源和邊界條件，利用有限元分 析軟件計(jì)算其瞬態(tài)溫度場(chǎng)T (t)和熱變形量Y (t);
設(shè)機(jī)床上溫度測(cè)量點(diǎn)的待定位置為X: {X|， X2，…，)U，通過(guò)有 限元分析獲得①這些位置溫度隨時(shí)間的變化量為T(mén): (L(t)， T2(t)，…，Tn(t) }，②機(jī)床的刀具與被加工工件的相對(duì)位置變化隨 時(shí)間的熱變形量為Y(t);
2. 根據(jù)信息論，計(jì)算測(cè)點(diǎn)溫度值Ti(t)所提供的機(jī)床變形量的互信息量機(jī)床上各測(cè)量位置溫度值的值域?yàn)閇T^， Tmax]，機(jī)床變形量的值
域?yàn)閇D^， D,]。將[L， TJ區(qū)間劃分為N等份，[D in， D,]區(qū)間劃 分為M等份，分別統(tǒng)計(jì)Ti(t)與Y(t)落入各個(gè)小區(qū)間的樣本數(shù)，計(jì)算概 率分布Pii(j)與PYk(k)， i=l，2，…，n; j=l,2，…，N;k二l,2，…， M。
根據(jù)信息論，某溫度測(cè)點(diǎn)測(cè)量值L (t)所提供的機(jī)床變形量的信
息量可表示為
I(Y;T,)= f;l;p(YkT,(j))log ^、柳 (1) "￡r^P、 k w (T,(j))p(Yk)
式中聯(lián)合離散概率分布P(YJ,)通過(guò)將Ti(t)與Y(t)張成二維空間, 然后等分為NXM個(gè)小區(qū)間，統(tǒng)計(jì)落入這些小區(qū)間的樣本數(shù)計(jì)算得到；
通過(guò)式(l)并另i^，2，…，n分別計(jì)算每一個(gè)溫度測(cè)點(diǎn)與機(jī)床變 形量Y的交互信息量I(Y;T》，并取最大的I(Y;T,)值，即確定包含機(jī)床 變形量最大信息量的溫度測(cè)量點(diǎn)，此位置即為最優(yōu)的溫度測(cè)量點(diǎn)位 置；
3.計(jì)算m個(gè)溫度測(cè)點(diǎn)組合所提供的機(jī)床變形量Y(t)的互信息量
計(jì)算其它溫度測(cè)量點(diǎn)所提供的機(jī)床變形量Y(t)的交互信息量 I(Y;T》，m個(gè)溫度傳感器所提供的機(jī)床變形量Y(t)的信息量表示 為
1(y;t,t,+,.dJI:I;…I: p(YkT,a)T,』》…l。)iog p:丁t，'，Y^ (2)
上述步驟中①確定最優(yōu)的單個(gè)溫度傳感器位置，按照式(1)計(jì)算
各溫度測(cè)點(diǎn)的互信息量，信息量最大為最優(yōu)的溫度測(cè)點(diǎn)位置；②為了確定最優(yōu)的m個(gè)溫度傳感器位置，按照式(2)遍歷計(jì)算所有可能的傳感 器組合方式，采用遺傳算法，分別計(jì)算出最優(yōu)的2個(gè)，3個(gè)，…，m個(gè) 溫度傳感器的組合，并根據(jù)機(jī)床變形量的計(jì)算精度，確定出最少的溫 度傳感器組合作為溫度誤差建模使用的變量。
本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明在數(shù)控機(jī)床溫度場(chǎng)和熱變形誤差有
限元分析的基礎(chǔ)上，計(jì)算各溫度測(cè)點(diǎn)溫度值所提供的機(jī)床熱變形誤差 的互信息量，確定包含機(jī)床熱變形誤差信息量最大點(diǎn)作為溫度傳感器 安裝位置。用這種方法可以使熱變形誤差與所選溫度場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)之間 接近線性關(guān)系，使得所建立的熱誤差預(yù)報(bào)模型具有較好的性能。通過(guò) 該發(fā)明，解決了數(shù)控機(jī)床熱誤差補(bǔ)償建模過(guò)程中確定溫度傳感器位置 的優(yōu)化計(jì)算問(wèn)題。該方法用數(shù)值計(jì)算的方法代替?zhèn)鹘y(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法，可 以實(shí)現(xiàn)使用最少的溫度傳感器來(lái)預(yù)測(cè)數(shù)控機(jī)床的熱變形，有效地減少 機(jī)床的溫度測(cè)點(diǎn)數(shù)量，節(jié)約時(shí)間和成本，提高機(jī)床熱誤差補(bǔ)償模型的 有效性。


圖1，圖2是主軸箱體頂面和側(cè)面測(cè)點(diǎn)布置示意圖3是主軸箱體頂面測(cè)點(diǎn)2 (靠近前軸承)、測(cè)點(diǎn)18 (靠近后軸承)
和測(cè)點(diǎn)IO (中間位置)的溫升曲線；
圖4是反映主軸熱變形的熱誤差-時(shí)間曲線。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。 一種數(shù)控機(jī)床熱誤差補(bǔ)償溫度傳感器測(cè)點(diǎn)位置的確定方法，其具體步驟是
(1)數(shù)控機(jī)床熱特性有限元分析
建立研究對(duì)象有限元模型，確定熱源和邊界條件，利用有限元分 析軟件計(jì)算其瞬態(tài)溫度場(chǎng)T (t)和熱變形量Y (t);
設(shè)機(jī)床上溫度測(cè)量點(diǎn)的待定位置為X: {X|， &，…，Xn}，通過(guò)有 限元分析獲得①這些位置溫度隨時(shí)間的變化量為T(mén): {T,(t)， T2(t)，…，T (t) }，②機(jī)床變形量刀具與被加工工件的相對(duì)位置 變化隨時(shí)間的熱變形量為Y(t);
(2)根據(jù)信息論，計(jì)算測(cè)點(diǎn)溫度值Ti(t)所提供的機(jī)床變形量的
互信息量
機(jī)床上各測(cè)量位置溫度值的值域?yàn)閇T,， T ,M]，機(jī)床變形量的值 域?yàn)閘 D曙]。將[L， TJ區(qū)間劃分為N等份，[D ,, ， D陋]區(qū)間劃 分為M等份，分別統(tǒng)計(jì)Ti(t)與Y(t)落入各個(gè)小區(qū)間的樣本數(shù)，計(jì)算概 率分布PTi(j)與P"k)， i=l，2，…，n; >1,2，…，N; k二l，2,…， M。
根據(jù)信息論，某溫度測(cè)點(diǎn)測(cè)量值T, (t)所提供的機(jī)床變形量的信
息量可表示為
I(Y;T,)= |;i>(YkT;,0g P° )) (i) k ,U〃 Sp(T,(j))p(Yk)
式中聯(lián)合離散概率分布P(YJi)通過(guò)將Ti(t)與Y(t)張成二維空間， 然后等分為NXM個(gè)小區(qū)間，統(tǒng)計(jì)落入這些小區(qū)間的樣本數(shù)計(jì)算得到；
通過(guò)式(l)并另i^，2,…，n分別計(jì)算每一個(gè)溫度測(cè)點(diǎn)與機(jī)床變 形量Y的交互信息量I(Y;T,)，并取最大的I(Y;T;)值，即確定包含機(jī)床變形量最大信息量的溫度測(cè)量點(diǎn)，此位置即為最優(yōu)的溫度測(cè)量點(diǎn)位 置；
(3)計(jì)算m個(gè)溫度測(cè)點(diǎn)組合所提供的機(jī)床變形量Y(t)的互信息量 計(jì)算其它溫度測(cè)量點(diǎn)所提供的機(jī)床變形量Y(t)的交互信息量 I(Y;Ti)，m個(gè)溫度傳感器所提供的機(jī)床變形量Y(t)的信息量表示 為<formula>formula see original document page 9</formula>
確定最優(yōu)的單個(gè)溫度傳感器位置，按照式(1)計(jì)算各溫度測(cè)點(diǎn) 的互信息量，信息量最大為最優(yōu)的溫度測(cè)點(diǎn)位置；當(dāng)計(jì)算最優(yōu)的多個(gè) 溫度傳感器測(cè)量位置時(shí)，其傳感器組合內(nèi)并不一定包含機(jī)床變形量最 大信息量的傳感器。因此，為了確定最優(yōu)的m個(gè)溫度傳感器位置，應(yīng) 該按照式(2)遍歷計(jì)算所有可能的傳感器組合方式。當(dāng)所計(jì)算的溫度 傳感器數(shù)目較多時(shí)，傳感器安裝備選位置組合數(shù)將呈指數(shù)倍數(shù)增大， 給式(2)的計(jì)算帶來(lái)困難。為了有效解決該問(wèn)題，可采用遺傳算法， 分別計(jì)算出最優(yōu)的2個(gè)，3個(gè)，…，m個(gè)溫度傳感器的組合。并根據(jù)機(jī) 床變形量的計(jì)算精度，確定出最少的溫度傳感器組合作為溫度誤差建 模使用的變量。
主軸系統(tǒng)的熱變形是引起機(jī)床熱變形的重要因素，因此下面用一 種數(shù)控螺紋磨床的主軸系統(tǒng)為例說(shuō)明本發(fā)明所提出計(jì)算方法。 1.熱特性有限元分析
數(shù)控螺紋磨床主軸部件由主軸、主軸箱、前后軸承等組成。計(jì)算 使用有限元分析軟件建立了經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)化的有限元模型，如圖1所示。通過(guò)對(duì)主軸系統(tǒng)熱特性的有限元分析，并在一定的邊界條件下，可以計(jì) 算得到主軸系統(tǒng)瞬態(tài)溫度場(chǎng)分布，然后以主軸瞬態(tài)溫度場(chǎng)作為載荷， 加上主軸系統(tǒng)的位移約束條件，進(jìn)行主軸系統(tǒng)的"熱-結(jié)構(gòu)"耦合分 析，得到主軸系統(tǒng)瞬態(tài)熱變形結(jié)果。
主軸系統(tǒng)在磨削狀態(tài)下按如下順序加載啟動(dòng)機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)600s —
停止300s —重新啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)1200s —停止300s —再啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)直到2小 時(shí)。從而得到各溫度測(cè)點(diǎn)隨時(shí)間變化的溫升曲線，測(cè)點(diǎn)位置布置如圖 1， 2所示。圖3為主軸箱體頂面測(cè)點(diǎn)2 (靠近前軸承)、測(cè)點(diǎn)18 (靠 近后軸承)和測(cè)點(diǎn)10 (中間位置)的溫升曲線(其余測(cè)點(diǎn)未一 -列 出)。圖4是反映主軸熱變形的熱誤差-時(shí)間曲線。
2. 單個(gè)溫度測(cè)點(diǎn)位置優(yōu)化 分別在主軸箱體的頂面和二個(gè)側(cè)面選取溫度測(cè)量點(diǎn)的待定位置。
每個(gè)面選取18個(gè)節(jié)點(diǎn)，待定溫度測(cè)量點(diǎn)的布置見(jiàn)圖1。從有限元熱 分析結(jié)果中提取54個(gè)節(jié)點(diǎn)的溫度隨時(shí)間變化的數(shù)據(jù)71: { KU)，
7U。，…，7;.")，…，r54u) }。
根據(jù)上述計(jì)算得到的隨時(shí)間變化的溫度和熱變形誤差的數(shù)據(jù)，取 樣本數(shù)100，區(qū)間等分?jǐn)?shù)vV、 i/取20 40，按照公式(1)，可求得溫
度測(cè)量點(diǎn)的溫度數(shù)據(jù)所提供的機(jī)床主軸熱變形的互信息量。
計(jì)算得到互信息量值最大的是測(cè)點(diǎn)41，位于箱體上側(cè)面距前軸 承熱源中心義二0.20乙處(Z是前、后軸承熱源中心點(diǎn)距離)。41號(hào)測(cè)
點(diǎn)即為溫度測(cè)點(diǎn)最優(yōu)位置。
3. M個(gè)溫度測(cè)點(diǎn)組合位置優(yōu)化同上述單個(gè)溫度測(cè)點(diǎn)的計(jì)算，先從有限元分析結(jié)果中提取溫度和
熱變形誤差數(shù)據(jù)，取樣本數(shù)100，區(qū)間等分?jǐn)?shù)從#取20 40，按照 公式(2)計(jì)算最優(yōu)的多個(gè)溫度傳感器組合的測(cè)量位置，計(jì)算中采用
了遺傳算法。計(jì)算得到二個(gè)溫度測(cè)點(diǎn)組合的互信息量為最大的測(cè)點(diǎn)組
合是41號(hào)和25號(hào)測(cè)點(diǎn)組合，其中25號(hào)測(cè)點(diǎn)位于箱體下側(cè)面距前軸 承熱源中心義二O. 24Z處。41號(hào)和25號(hào)測(cè)點(diǎn)組合即為二個(gè)溫度測(cè)點(diǎn) 組合最優(yōu)位置。
計(jì)算結(jié)果表明熱誤差補(bǔ)償模型精度二個(gè)溫度測(cè)點(diǎn)組合比單個(gè)測(cè)點(diǎn) 的高。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)控機(jī)床熱誤差補(bǔ)償溫度傳感器測(cè)點(diǎn)位置的確定方法，其特征在于，其具體步驟是(1)數(shù)控機(jī)床熱特性有限元分析建立研究對(duì)象有限元模型，確定熱源和邊界條件，利用有限元分析軟件計(jì)算其瞬態(tài)溫度場(chǎng)T(t)和熱變形量Y(t)；設(shè)機(jī)床上溫度測(cè)量點(diǎn)的待定位置為X{x1，x2，…，xn}，通過(guò)有限元分析獲得①這些位置溫度隨時(shí)間的變化量為T(mén){T1(t)，T2(t)，…，Tn(t)}，②機(jī)床的刀具與被加工工件的相對(duì)位置變化隨時(shí)間的熱變形量為Y(t)；(2)根據(jù)信息論，計(jì)算測(cè)點(diǎn)溫度值Ti(t)所提供的機(jī)床變形量的互信息量機(jī)床上各測(cè)量位置溫度值的值域?yàn)閇Tmin，Tmax]，機(jī)床變形量的值域?yàn)閇Dmin，Dmax]。將[Tmin，Tmax]區(qū)間劃分為N等份，[Dmin，Dmax]區(qū)間劃分為M等份，分別統(tǒng)計(jì)Ti(t)與Y(t)落入各個(gè)小區(qū)間的樣本數(shù)，計(jì)算概率分布pTi(j)與pYk(k)，i＝1，2，…，n；j＝1，2，…，N； k＝1，2，…，M；根據(jù)信息論，某溫度測(cè)點(diǎn)測(cè)量值Ti(t)所提供的機(jī)床變形量的信息量可表示為<maths id="math0001" num="0001" ><math><![CDATA[ <mrow><mi>I</mi><mrow> <mo>(</mo> <mi>Y</mi> <mo>;</mo> <msub><mi>T</mi><mi>i</mi> </msub> <mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><munderover> <mi>&Sigma;</mi> <mrow><mi>k</mi><mo>=</mo><mn>1</mn> </mrow> <mi>M</mi></munderover><munderover> <mi>&Sigma;</mi> <mrow><mi>j</mi><mo>=</mo><mn>1</mn> </mrow> <mi>N</mi></munderover><mi>p</mi><mrow> <mo>(</mo> <msub><mi>Y</mi><mi>k</mi> </msub> <msub><mi>T</mi><mi>i</mi> </msub> <mrow><mo>(</mo><mi>j</mi><mo>)</mo> </mrow> <mo>)</mo></mrow><mi>log</mi><mfrac> <mrow><mi>p</mi><mrow> <mo>(</mo> <msub><mi>Y</mi><mi>k</mi> </msub> <msub><mi>T</mi><mi>i</mi> </msub> <mrow><mo>(</mo><mi>j</mi><mo>)</mo> </mrow> <mo>)</mo></mrow> </mrow> <mrow><mi>p</mi><mrow> <mo>(</mo> <msub><mi>T</mi><mi>i</mi> </msub> <mrow><mo>(</mo><mi>j</mi><mo>)</mo> </mrow> <mo>)</mo></mrow><mi>p</mi><mrow> <mo>(</mo> <msub><mi>Y</mi><mi>k</mi> </msub> <mo>)</mo></mrow> </mrow></mfrac><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo></mrow> </mrow>]]></math></maths>式中聯(lián)合離散概率分布p(YkTi)通過(guò)將Ti(t)與Y(t)張成二維空間，然后等分為N×M個(gè)小區(qū)間，統(tǒng)計(jì)落入這些小區(qū)間的樣本數(shù)計(jì)算得到；通過(guò)式(1)并另i＝1，2，…，n分別計(jì)算每一個(gè)溫度測(cè)點(diǎn)與機(jī)床變形量Y的交互信息量I(Y；Ti)，并取最大的I(Y；Ti)值，即確定包含機(jī)床變形量最大信息量的溫度測(cè)量點(diǎn)，此位置即為最優(yōu)的溫度測(cè)量點(diǎn)位置；(2)計(jì)算m個(gè)溫度測(cè)點(diǎn)組合所提供的機(jī)床變形量Y(t)的互信息量計(jì)算其它溫度測(cè)量點(diǎn)所提供的機(jī)床變形量Y(t)的交互信息量I(Y；Ti)，m個(gè)溫度傳感器所提供的機(jī)床變形量Y(t)的信息量表示為<maths id="math0002" num="0002" ><math><![CDATA[ <mrow><mi>I</mi><mrow> <mo>(</mo> <mi>Y</mi> <mo>;</mo> <msub><mi>T</mi><mi>i</mi> </msub> <msub><mi>T</mi><mrow> <mi>i</mi> <mo>+</mo> <mn>1</mn></mrow> </msub> <mo>&CenterDot;</mo> <mo>&CenterDot;</mo> <mo>&CenterDot;</mo> <msub><mi>T</mi><mrow> <mi>i</mi> <mo>+</mo> <mi>m</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn></mrow> </msub> <mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><munderover> <mi>&Sigma;</mi> <mrow><mi>k</mi><mo>=</mo><mn>1</mn> </mrow> <mi>M</mi></munderover><munderover> <mi>&Sigma;</mi> <mrow><mi>j</mi><mn>1</mn><mo>=</mo><mn>1</mn> </mrow> <mi>N</mi></munderover><munderover> <mi>&Sigma;</mi> <mrow><mi>j</mi><mn>2</mn><mo>=</mo><mn>1</mn> </mrow> <mi>N</mi></munderover><mo>&CenterDot;</mo><mo>&CenterDot;</mo><mo>&CenterDot;</mo><munderover> <mi>&Sigma;</mi> <mrow><mi>jm</mi><mo>=</mo><mn>1</mn> </mrow> <mi>N</mi></munderover><mi>p</mi><mrow> <mo>(</mo> <msub><mi>Y</mi><mi>k</mi> </msub> <msub><mi>T</mi><mi>i</mi> </msub> <mrow><mo>(</mo><msub> <mi>j</mi> <mn>1</mn></msub><mo>)</mo> </mrow> <msub><mi>T</mi><mrow> <mi>i</mi> <mo>+</mo> <mn>1</mn></mrow> </msub> <mrow><mo>(</mo><msub> <mi>j</mi> <mn>2</mn></msub><mo>)</mo> </mrow> <mo>&CenterDot;</mo> <mo>&CenterDot;</mo> <mo>&CenterDot;</mo> <msub><mi>T</mi><mrow> <mi>i</mi> <mo>+</mo> <mi>m</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn></mrow> </msub> <mrow><mo>(</mo><msub> <mi>j</mi> <mi>m</mi></msub><mo>)</mo> </mrow> <mo>)</mo></mrow><mi>log</mi><mfrac> <mrow><mi>p</mi><mrow> <mo>(</mo> <msub><mi>Y</mi><mi>k</mi> </msub> <msub><mi>T</mi><mi>i</mi> </msub> <mrow><mo>(</mo><msub> <mi>j</mi> <mn>1</mn></msub><mo>)</mo> </mrow> <msub><mi>T</mi><mrow> <mi>i</mi> <mo>+</mo> <mn>1</mn></mrow> </msub> <mrow><mo>(</mo><msub> <mi>j</mi> <mn>2</mn></msub><mo>)</mo> </mrow> <mo>&CenterDot;</mo> <mo>&CenterDot;</mo> <mo>&CenterDot;</mo> <msub><mi>T</mi><mrow> <mi>i</mi> <mo>+</mo> <mi>m</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn></mrow> </msub> <mrow><mo>(</mo><msub> <mi>j</mi> <mi>m</mi></msub><mo>)</mo> </mrow> <mo>)</mo></mrow> </mrow> <mrow><mi>p</mi><mrow> <mo>(</mo> <msub><mi>T</mi><mi>i</mi> </msub> <mrow><mo>(</mo><msub> <mi>j</mi> <mn>1</mn></msub><mo>)</mo> </mrow> <msub><mi>T</mi><mrow> <mi>i</mi> <mo>+</mo> <mn>1</mn></mrow> </msub> <mrow><mo>(</mo><msub> <mi>j</mi> <mn>2</mn></msub><mo>)</mo> </mrow> <mo>&CenterDot;</mo> <mo>&CenterDot;</mo> <mo>&CenterDot;</mo> <msub><mi>T</mi><mrow> <mi>i</mi> <mo>+</mo> <mi>m</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn></mrow> </msub> <mrow><mo>(</mo><msub> <mi>j</mi> <mi>m</mi></msub><mo>)</mo> </mrow> <mo>)</mo></mrow><mi>p</mi><mrow> <mo>(</mo> <msub><mi>Y</mi><mi>k</mi> </msub> <mo>)</mo></mrow> </mrow></mfrac><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow> <mo>(</mo> <mn>2</mn> <mo>)</mo></mrow> </mrow>]]></math></maths>
2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的數(shù)控機(jī)床熱誤差補(bǔ)償溫度傳感器測(cè)點(diǎn)位置的 確定方法，其特征在于，上述步驟中，①確定最優(yōu)的單個(gè)溫度傳感器 位置，按照式(1)計(jì)算各溫度測(cè)點(diǎn)的互信息量，信息量最大為最優(yōu) 的溫度測(cè)點(diǎn)位置；②為了確定最優(yōu)的m個(gè)溫度傳感器位置，按照式(2) 遍歷計(jì)算所有可能的傳感器組合方式，采用遺傳算法，分別計(jì)算出最 優(yōu)的2個(gè)，3個(gè)，…，m個(gè)溫度傳感器的組合，并根據(jù)機(jī)床變形量的計(jì) 算精度，確定出最少的溫度傳感器組合作為溫度誤差建模使用的變
全文摘要
本發(fā)明涉及一種數(shù)控機(jī)床熱誤差補(bǔ)償溫度傳感器測(cè)點(diǎn)位置的確定方法，其具體步驟是1.數(shù)控機(jī)床熱特性有限元分析，2.根據(jù)信息論，計(jì)算測(cè)點(diǎn)溫度值Ti(t)所提供的機(jī)床變形量的互信息量，3.計(jì)算m個(gè)溫度測(cè)點(diǎn)組合所提供的機(jī)床變形量Y(t)的互信息量。通過(guò)本發(fā)明可解決數(shù)控機(jī)床熱誤差建模過(guò)程中確定溫度傳感器位置的優(yōu)化計(jì)算問(wèn)題。該方法用數(shù)值計(jì)算的方法代替?zhèn)鹘y(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法，可以實(shí)現(xiàn)使用最少的溫度傳感器來(lái)預(yù)測(cè)數(shù)控機(jī)床的熱變形，有效地減少機(jī)床的溫度測(cè)點(diǎn)數(shù)量，節(jié)約時(shí)間和成本，提高機(jī)床熱誤差補(bǔ)償模型的有效性。
文檔編號(hào)G01M99/00GK101290266SQ20081003901
公開(kāi)日2008年10月22日 申請(qǐng)日期2008年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月17日
發(fā)明者俊 姚, 應(yīng)杏娟, 李郝林 申請(qǐng)人:上海理工大學(xué);上海機(jī)床廠有限公司