專利名稱：一種機(jī)床xy平面誤差修正系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機(jī)床系統(tǒng)誤差修正控制技術(shù)，尤其涉及一種機(jī)床XY平面系統(tǒng)誤 差修正控制技術(shù)。
背景技術(shù)：
機(jī)床的誤差補(bǔ)償是提高機(jī)床精度的一種有效措施，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。目前 國內(nèi)外，機(jī)床誤差補(bǔ)償主要由數(shù)控CNC系統(tǒng)完成(國外CNC數(shù)控系統(tǒng)主要廠家有SIEMENS、 FANAC、FAG0R等)。其誤差補(bǔ)償主要包括螺距補(bǔ)償和齒隙補(bǔ)償。螺距補(bǔ)償時(shí)，CNC系統(tǒng)自動(dòng) 將目標(biāo)位置Pi的平均位置偏差疊加到插補(bǔ)指令上，使誤差部分抵消，實(shí)現(xiàn)誤差的補(bǔ)償。 齒隙補(bǔ)償時(shí)，需要測(cè)量出各目標(biāo)位置Pi的平均反向差值，作為機(jī)床的補(bǔ)償參數(shù)輸入系統(tǒng)， 系統(tǒng)在控制坐標(biāo)反向運(yùn)動(dòng)時(shí)，自動(dòng)先讓該坐標(biāo)軸反向運(yùn)動(dòng)，然后按指令進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，由此補(bǔ) 償誤差。機(jī)床采用的CNC控制系統(tǒng)時(shí)，硬件上需要通過CNC控制器控制伺服驅(qū)動(dòng)器，然后由 伺服驅(qū)動(dòng)器控制伺服電機(jī)，這樣，集成的系統(tǒng)造價(jià)高，控制結(jié)構(gòu)復(fù)雜。對(duì)于功能相對(duì)簡(jiǎn)單的 車床(如精密鉆床)來說，如果采用CNC控制器，CNC控制器的許多復(fù)雜功能在應(yīng)用裝置中 沒有使用，形成了很大的資源浪費(fèi)。CNC系統(tǒng)補(bǔ)償時(shí)，將目標(biāo)位置Pi的平均位置偏差疊加 到插補(bǔ)指令上，這樣，位于相鄰目標(biāo)位置之間的補(bǔ)償點(diǎn)的誤差值較大，并且隨著相鄰目標(biāo)位 置之間的距離的加大，其補(bǔ)償點(diǎn)的位置精確度亦變差。同時(shí)，目前流行的CNC控制系統(tǒng)(如 SIEMENS-840D數(shù)控系統(tǒng)等)，其螺距誤差補(bǔ)償采用絕對(duì)型補(bǔ)償方法，可以通過執(zhí)行程序來設(shè) 定補(bǔ)償數(shù)據(jù)，方法直觀但操作步驟非常繁瑣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能夠在不使用CNC控制器的功能相對(duì)簡(jiǎn)單的機(jī)床上，不 改變?cè)邢到y(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)的情況下，便可使機(jī)床達(dá)到需要的控制精度的機(jī)床XY平面誤差修 正系統(tǒng)。本發(fā)明的技術(shù)方案為一種機(jī)床XY平面誤差修正系統(tǒng)，系統(tǒng)硬件包括基于上位計(jì) 算機(jī)及可編程控制器控制的伺服驅(qū)動(dòng)器，以及與伺服驅(qū)動(dòng)器連接的伺服電機(jī)，XY平面工作 平臺(tái)由伺服電機(jī)通過絲桿驅(qū)動(dòng)，所述上位計(jì)算機(jī)里內(nèi)設(shè)有對(duì)機(jī)床XY平面的系統(tǒng)誤差辨識(shí) 模塊和擬合補(bǔ)償模塊；
所述系統(tǒng)誤差辨識(shí)模塊，通過若干給定的指令位置和機(jī)床上刀具在機(jī)床XY平面對(duì)應(yīng) 的實(shí)際測(cè)量位置，得出機(jī)床XY平面系統(tǒng)誤差模型；
所述擬合補(bǔ)償模塊，接收給定位置信號(hào)后，通過所述系統(tǒng)誤差辨識(shí)模塊所得出的機(jī)床 XY平面系統(tǒng)誤差模型，擬合計(jì)算出前饋量并將輸出位置修正，將修正后的輸出位置傳給伺 服驅(qū)動(dòng)器。
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所述系統(tǒng)誤差辨識(shí)模塊包括
進(jìn)給位置數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換子模塊，該模塊將需要輸入的若干進(jìn)給位置，轉(zhuǎn)換成機(jī)床系統(tǒng)可以 識(shí)別的數(shù)據(jù)格式；
自動(dòng)點(diǎn)到點(diǎn)進(jìn)給位置子程序子模塊，該模塊指令刀具自動(dòng)按照所述輸入到機(jī)床加工數(shù) 據(jù)基準(zhǔn)區(qū)域的進(jìn)給位置和數(shù)目自動(dòng)進(jìn)給；
刀具實(shí)際進(jìn)給位置測(cè)量及數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換子模塊，通過激光干涉儀對(duì)機(jī)床刀具在XY平 面實(shí)際進(jìn)給位置進(jìn)行測(cè)量，該模塊將激光干涉儀的測(cè)量數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換為機(jī)床系統(tǒng)可以識(shí)別 的數(shù)據(jù)格式；
偏差計(jì)算修正子模塊，該模塊計(jì)算各輸入點(diǎn)的進(jìn)給位置與其實(shí)際進(jìn)給位置的誤差值， 修改輸入的進(jìn)給位置，以修改后的進(jìn)給位置輸入系統(tǒng)，進(jìn)行迭代過程計(jì)算，記錄相應(yīng)數(shù)據(jù)， 直到誤差符合要求，從而得到機(jī)床XY平面系統(tǒng)誤差模型。該計(jì)算方法如下，即模型函數(shù) Fif = A(Xx)的求取
設(shè)各給定位置ft
權(quán)利要求
1、一種機(jī)床XY平面誤差修正系統(tǒng)，系統(tǒng)硬件包括基于上位計(jì)算機(jī)及可編程控制器控制的伺服驅(qū)動(dòng)器，以及與伺服驅(qū)動(dòng)器連接的伺服電機(jī)，XY平面工作平臺(tái)由伺服電機(jī)通過絲桿驅(qū)動(dòng)，其特征在于所述上位計(jì)算機(jī)里內(nèi)設(shè)有對(duì)機(jī)床XY平面的系統(tǒng)誤差辨識(shí)模塊和擬合補(bǔ)償模塊；所述系統(tǒng)誤差辨識(shí)模塊，通過若干給定的指令位置和機(jī)床上刀具在機(jī)床XY平面對(duì)應(yīng)的實(shí)際測(cè)量位置，得出機(jī)床XY平面系統(tǒng)誤差模型；所述擬合補(bǔ)償模塊，接收給定位置信號(hào)后，通過所述系統(tǒng)誤差辨識(shí)模塊所得出的機(jī)床XY平面系統(tǒng)誤差模型，擬合計(jì)算出前饋量并將輸出位置修正，將修正后的輸出位置傳給伺服驅(qū)動(dòng)器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機(jī)床XY平面誤差修正系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)誤差 辨識(shí)模塊包括進(jìn)給位置數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換子模塊，該模塊將需要輸入的若干進(jìn)給位置，轉(zhuǎn)換成機(jī)床系統(tǒng)可以 識(shí)別的數(shù)據(jù)格式；自動(dòng)點(diǎn)到點(diǎn)進(jìn)給位置子程序子模塊，該模塊指令刀具自動(dòng)按照所述輸入到機(jī)床加工數(shù) 據(jù)基準(zhǔn)區(qū)域的進(jìn)給位置和數(shù)目自動(dòng)進(jìn)給；刀具實(shí)際進(jìn)給位置測(cè)量及數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換子模塊，通過激光干涉儀對(duì)機(jī)床刀具在XY平 面實(shí)際進(jìn)給位置進(jìn)行測(cè)量，該模塊將激光干涉儀的測(cè)量數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換為機(jī)床系統(tǒng)可以識(shí)別 的數(shù)據(jù)格式；偏差計(jì)算修正子模塊，該模塊計(jì)算各輸入點(diǎn)的進(jìn)給位置與其實(shí)際進(jìn)給位置的誤差值， 修改輸入的進(jìn)給位置，以修改后的進(jìn)給位置輸入系統(tǒng)，進(jìn)行迭代過程計(jì)算，記錄相應(yīng)數(shù)據(jù)， 直到誤差符合要求，從而得到機(jī)床XY平面系統(tǒng)誤差模型。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種機(jī)床XY平面誤差修正系統(tǒng)，其特征在于所述激光干涉 儀采用離線方法測(cè)量刀具的實(shí)際進(jìn)給位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種機(jī)床XY平面誤差修正系統(tǒng)，其特征在于所述 擬合補(bǔ)償模塊，包括進(jìn)給位置數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換子模塊該模塊將需要輸入的進(jìn)給位置轉(zhuǎn)換成機(jī)床系統(tǒng)可以識(shí)別 的數(shù)據(jù)格式；進(jìn)給位置前饋量計(jì)算、輸出子模塊該模塊根據(jù)各輸入點(diǎn)的進(jìn)給位置，與對(duì)應(yīng)的機(jī)床 XY平面系統(tǒng)誤差模型進(jìn)行擬合運(yùn)算，得出前饋量，根據(jù)所述前饋量得到各輸入點(diǎn)的實(shí)際所 需進(jìn)給位移，并將各實(shí)際所需進(jìn)給位移傳給伺服驅(qū)動(dòng)器，控制伺服電機(jī)輸出位移。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種機(jī)床XY平面誤差修正系統(tǒng)，屬于機(jī)床系統(tǒng)誤差修正控制技術(shù)領(lǐng)域，系統(tǒng)硬件包括基于上位計(jì)算機(jī)及可編程控制器控制的伺服驅(qū)動(dòng)器，以及與伺服驅(qū)動(dòng)器連接的伺服電機(jī)，XY平面工作平臺(tái)由伺服電機(jī)通過絲桿驅(qū)動(dòng)，所述上位計(jì)算機(jī)里內(nèi)設(shè)有對(duì)機(jī)床XY平面的系統(tǒng)誤差辨識(shí)模塊和擬合補(bǔ)償模塊；本發(fā)明通過系統(tǒng)軟硬件配合，上位計(jì)算機(jī)功能模塊即可辯識(shí)出機(jī)床精確誤差模型數(shù)據(jù)，通過系統(tǒng)適時(shí)補(bǔ)償，可使機(jī)床達(dá)到理想的控制精度，同時(shí)，數(shù)控系統(tǒng)設(shè)定補(bǔ)償數(shù)據(jù)簡(jiǎn)單、便捷。
文檔編號(hào)G05B19/404GK101968641SQ20101022149
公開日2011年2月9日 申請(qǐng)日期2010年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月8日
發(fā)明者王光宇 申請(qǐng)人:西華大學(xué);成都遠(yuǎn)景數(shù)控設(shè)備實(shí)業(yè)有限公司