[发明专利]热误差智能检测补偿系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种热误差智能检测补偿系统。

背景技术

热误差补偿技术是通过研究数控机床的结构热特性，建立热误差补偿策略，减少热误差影响，提高数控机床精度。在工程实验中，从有限的温度测点中辨识出几个温度关键点即热敏感点，建立热误差补偿模型。将热误差模型导入机床数控系统，通过对热敏感点的温度值检测后得出的热误差补偿量分配到各个轴，从而完成热误差补偿。如申请号为201120033687.0、名称为“数控机床热误差测量系统”的中国专利中公开了一种热误差测量系统，包括温度传感器、位移传感器和数据采集卡及工控机，用于实时保存各温度检测数据及热位移变形量检测数据，利用热误差函数进行实施阶段性建模并进行各温度检测数据及热位移变形量检测数据的精度评定，判断模型的稳定性及精度。又如申请号为201310245088.9、名称为“基于人机界面二次开发的数控机床误差补偿系统及方法”的中国专利中公开了一种数控机床误差补偿系统，通过温度传感器对数控机床热误差实施在线补偿，基于人机界面和DDE读取机床参数，可实现良好的在线状态监控。这两个专利文献中记载的技术方案无法满足数控机床同时进行热误差建模和补偿。现有的热误差检测系统只能进行数据采集，需要专业的人员对所采集的数据进行分析和处理，确立热敏感点和建立热误差模型，效率较低。针对特定的用途，亟需设计专用的热误差检测和补偿系统，既能满足实际需要，又能降低成本，适用于机床企业针对批量生产的机床进行热误差分析和补偿。

发明内容

本发明的目的在于提供一种热误差智能检测补偿系统。

为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：

包括硬件部分和软件部分；所述硬件部分包括温度传感器、位移传感器、温度采集卡、位移采集卡、控制主板、计算机和数控系统PCU，温度传感器与温度采集卡相连，位移传感器与位移采集卡相连，位移采集卡以及温度采集卡与控制主板相连，控制主板与计算机以及数控系统PCU相连；所述软件部分包括热误差检测模块、热误差建模模块和热误差补偿模块，热误差检测模块采用动态分配站号的方式建立温度采集卡以及位移采集卡与控制主板的多机通信系统，并将温度传感器以及位移传感器采集的温度值和位移值经控制主板发送到计算机，热误差建模模块利用计算机对温度值和位移值进行存储和数字曲线实时显示并根据温度值和位移值建模，得出热敏感点和热误差模型，热误差补偿模块利用数控系统PCU根据热误差模型分析热敏感点温度值得到热变形量，并将热变形量分解到机床各运动轴上后进行热误差补偿。

所述温度传感器为铂热电阻，温度传感器分布在机床的关键温度测点上；所述位移传感器为电涡流位移传感器，位移传感器安装在各运动轴上。

所述温度采集卡以及位移采集卡包括调理电路和下位机，温度传感器或位移传感器测量的模拟信号经调理电路滤波和放大后，再经过下位机转换成数字信号。

所述下位机与控制主板上的上位机之间通过CAN总线形成控制器局域网络，并采用RS485半双工通信；控制主板上的上位机与计算机采用RS232全双工通信。

所述多机通信系统采用的数据流格式为：

起始位+命令+数据个数+数据+校验位+结束位

其中，起始位和结束位中包含温度采集卡或位移采集卡的站号，将待发送数据流中的命令、数据个数和数据求和后作为校验位，校验位作为数据流的一部分发送和接收，若根据接收的数据流计算出的校验和与该数据流的校验位不相等，则舍弃所述接收的数据流，校验和为所述接收的数据流的命令、数据个数和数据的求和结果。

所述动态分配站号的具体步骤如下：

由控制主板给温度采集卡以及位移采集卡逐一发送站号命令，若控制主板得到温度采集卡或位移采集卡的确认回应，则对应温度采集卡或位移采集卡的站号分配完成，下一个温度采集卡或位移采集卡结束等待，并开始接受分配站号，若控制主板没有得到温度采集卡或位移采集卡的确认回应，则控制主板重复发送站号命令，并等待确认回应，若多次发送站号后仍未得到确认回应，则动态分配站号过程结束。

温度采集卡或位移采集卡通过控制主板发送给数控系统PCU或计算机的数据格式如下：

STX+传送数据+ETX+校验和+EOT

其中，STX表示报文开始，ETX表示报文结束，EOT表示结束符，校验和的计算方法为：将每位传送数据转为16进制的ASCII码，然后求和，并取求和结果的末两位。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：