[发明专利]数控机床进给系统全工作行程热误差补偿方法及其实施系统

权利要求书

1.一种数控机床进给系统全工作行程热误差补偿方法，其特征包括：

(1)数据采集：利用激光位移测量仪、布置在进给系统主要热源位置处的温度传感器及温度巡检仪，按设定的时间间隔同步采集进给系统位移测点的位移和温度测点的温度数据；

(2)热关键点辨识：将步骤(1)采集到的进给系统位移测点的位移和温度测点的温度数据采用灰色模糊聚类分析方法，按照灰色关联度将温度测点划分为若干类，并通过计算每一类中温度测点与位移测点的热误差序列之间的灰色综合关联度，从每一类中选择出典型的温度测点，实现进给系统热关键点的辨识；

(3)热误差补偿值确定：根据激光位移测量仪得到的热误差值和热关键点的温升值，采用多元线性回归构建进给系统热误差补偿模型，根据进给系统热关键点的温升值和光栅尺测量得到的进给系统位移值，计算确定出进给系统热误差补偿值；

(4)进给系统热误差动态补偿：根据步骤(3)计算确定的进给系统热误差补偿值，由中心控制器控制数控机床进给系统原点平移，对数控机床进给系统实施热误差动态补偿。

2.根据权利要求1所述的数控机床进给系统全工作行程热误差补偿方法，其特征在于所述数据采集按下面的方式进行：

(1)在进给系统尚未开始运行的初始阶段，采集一次进给系统温度测点的温度和位移测点的定位误差的初始数据；

(2)在进给系统运行过程中，按相等的时间间隔同步采集进给系统温度测点的温度和位移测点的位移数据。

3.根据权利要求2所述的数控机床进给系统全工作行程热误差补偿方法，其特征在于进给系统温度测点的温度和位移测点的位移数据在进给系统全行程典型工况运行速度下同步采集。

4.根据权利要求2所述的数控机床进给系统全工作行程热误差补偿方法，其特征在于热关键点辨识过程所计算的灰色综合关联度是温度测点与位移系统行程端点的热误差序列之间的灰色综合关联度。

5.根据权利要求4所述的数控机床进给系统全工作行程热误差补偿方法，其特征在于所述灰色模糊聚类分析方法包括：

(1)计算按测量时间先后顺序排列的进给系统任意两个温度测点X_i与X_j的灰色综合关联度ρ_ij；

(2)根据进给系统任意两个温度测点之间的灰色综合关联度ρ_ij，构造温度测点之间的相似关系矩阵R，其中R(i，j)＝ρ_ij；

(3)计算矩阵R的传递闭包R^*；

(4)聚类，设置参数λ(0≤λ≤1)，取R^*的λ截矩阵其中，

r‾ij=0,rij<λ1,rij≥λ---(5)]]>

在中，当则样本x_i和x_j属于同一类；

(5)热关键点辨识，计算温度测点数据序列X_i(i＝1，2，…，n)与进给系统行程端点热误差序列E₁，E₂之间的灰色综合关联度ρ′_1，i，ρ′_2，i，在步骤(4)划分的温度测点每个类别中，取ρ′_1，i+ρ′_2，i值最大的一个温度测点即为热关键点。