[发明专利]一种基于方波脉冲编码器反馈信号的误差补偿器及方法

说明书

本发明提供了一种基于方波脉冲编码器反馈信号的误差补偿器及方法，包括：FPGA模块，用于接收方波脉冲编码器输出的反馈脉冲，包括用于通过反馈脉冲来得到数控机床位置信息的位置检测单元以及用于对反馈脉冲进行补偿的补偿信号发生单元；以及DSP模块，包括与位置检测单元通信连接的用于存放补偿误差表并根据数控机床位置信息在补偿误差表中寻找对应的误差补偿值的补偿误差表存放单元以及与补偿信号发生单元通信连接的用于将误差补偿值转化为所需补偿脉冲个数的补偿脉冲值转换单元，该方法由反馈脉冲确定数控机床位移后，取此位移对应的误差补偿值，并将误差补偿值转换为所需补偿脉冲个数，然后在反馈脉冲上进行脉冲删减或叠加从而完成误差补偿。

技术领域

本发明涉及一种数控机床的误差补偿技术，具体涉及一种基于方波脉冲编码器反馈信号的误差补偿器及补偿方法。

背景技术

近年来我国十分重视制造业的发展，已经提出要实施“中国制造2025”，力争在2025年左右成为制造强国，进一步推动产业结构迈向中高端，将工业智能化作为未来产业发展的重要方向。发展智能制造，提高工业化自动化水平，必须依靠先进的数控机床。而机床性能的提高，离不开先进数字化控制系统的开发。

数控机床的加工精度很大程度上决定了该套数控系统的优劣，提高机床精度有两种基本方法：误差防止法和误差补偿法。误差防止法试图通过设计和制造途径消除或减少可能的误差源，该方法虽能减少原始误差，但相对高精密加工具有局限性，且成本较高。误差补偿法指人为的造出一种新的误差去抵消或大大减弱当前成为问题的原始误差，通过分析、统计、归纳及掌握原始误差的特点和规律，建立误差数学模型，尽量使人为造出的误差和原始误差两者的数值相等、方向相反，从而减少加工误差，提高零件尺寸精度。对于精度较高的高端机床，其开发投入的费用与误差防止法相比较，价格要低得多,同时也没误差防止法存在的所谓“天花板效应”，可进一步提升加工精度。因此，误差补偿技术是提高机床精密度的最佳方案，具有显著的经济价值。

然而，经对现有技术的检索及市场调研发现，当前的国内数控误差补偿技术领域仍然存在以下问题：首先，绝大多数的补偿将几何误差和热误差分开补偿，由于机床误差的复杂性，如定位误差等实质上既是几何误差又是热误差，一般将这些误差作为几何误差进行补偿，但实际上，这些误差在不同的温度下是变化的，故对这种既是几何误差又是热误差的复合误差需要进行综合建模和动态补偿。其次，目前国内外现有的大多数控系统中，尤其是经济型数控系统，并不具备误差补偿功能。而高端数控系统，如发那科和西门子所开发的数控系统，提供了补偿功能开发，但前者需要外置补偿器和PC协助才能完成误差补偿，成本较高，且实施过程复杂，而后者需要依赖于该公司提供的收费开发包才能进行误差补偿，不具备通用性。

目前数控误差实时补偿技术及其补偿器在国外市场并不多见，未达到商业化程度；而国内则主要处于实验室研发阶段，尽管相关文献有所提补偿器的开发，但实施复杂，适用性低，难以推广到实际应用。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种基于方波脉冲编码器反馈信号的误差补偿器及补偿方法。