[发明专利]一种基于数字地图的进给轴重复定位误差概率补偿方法

说明书

一种基于数字地图的进给轴重复定位误差概率补偿方法，其特征是首先以大量的随机误差为基础，绘制该位置重复定位误差数字地图，其次结合动态优化算法求解数字地图的最大概率点，之后设置误差概率阈值控制补偿错误的可能性，输出最终补偿值的大小和方向，最后以最大概率点为补偿起始点，启动补偿并对补偿后的误差进行检测，不符合要求的误差数据将再次进入概率统计环节，重新绘制数字地图并更新地图。本发明有效解决了以往通过重复拆卸抑制重复定位误差容易引起零件损坏等问题，为随机误差和补偿值之间搭建了求解通道。

技术领域

本发明涉及数控加工领域，尤其是一种进给轴重复定位误差抑制方法，具体地说是一种基于数字地图的进给轴重复定位误差概率补偿方法。

背景技术

精密机床在军事工业和民用工业有着广泛的应用，可以加工箱体类和盘类等多种精密零件。进给轴是机床的核心传动部件，进给轴的重复定位误差是评价机床的重要指标之一。精密机床要求高速度、高精度和高重复性。然而直线轴重复定位误差的随机性决定了其无法构建类似于定位误差的确定性补偿模型。如何减小进给轴重复定位误差是精密加工的迫切需求。

通过以往的研究发现，重复定位误差的模型缺少，导致重复定位误差抑制手段单一，通常为利用实验方式确定重复定位误差的可能影响因素(如预紧力和装配精度等)和各因素影响大小，然后依据实验结果通过拆装零件的方法进行调整。调整装配序列可以一定程度上降低重复定位误差，但是随着机床使用次数增加机床各部分会发生变化，则必须再次拆装零件以适应新的变化。这种反复装配的方法具有盲目性，不能完全掌握误差的分布规律，且反复的拆装极易损伤零件。如何建立一个可以应用于进给轴重复定位误差的补偿模型是当下研究的难点，如何摆脱这种通过反复装配抑制重复定位误差的方法是实际加工的迫切需求。

发明内容

本发明的目的是针对现有的抑制进给轴重复定位误差方法容易损坏零件、对实际工况变化适应性差和劳动强度大的问题。发明一种基于数字地图的进给轴重复定位误差概率补偿方法，它从数字地图绘制、动态目标搜索和补偿范围控制三个方面构建进给轴重复定位误差概率补偿模型。在数字地图的基础上，结合动态寻优算法，获得进给轴各位置的补偿点。通过设置误差概率阈值和补偿范围确定补偿值的大小和方向，最后通过误差检测提取补偿错误的误差，并将原始误差重新应用于数字地图绘制。

本发明的技术方案是：

一种基于数字地图的进给轴重复定位误差概率补偿方法，它通过重复定位误差统计绘制数字地图，结合动态优化算法搜索地图的最高点，以地图最高点的坐标为补偿起始点，通过控制补偿误差概率最终求解出补偿值的大小和方向，摆脱了依靠重复拆卸零件抑制重复定位误差的传统方法，其特征在于它包括以下步骤：

步骤1：测量进给轴某位置的重复定位误差m次，获得每次测量的误差值，其中m越大越有助于补偿模型的准确性；

步骤2：分别统计正行程和负行程每个误差值的频率，将每个误差值与其发生频率对应，进一步获得正行程和负行程的误差概率分布；

步骤3：构建该位置数字地图。其中，x轴坐标代表该位置正向行程误差取值，y轴代表该位置负向行程误差取值，z轴代表取该误差值的概率。负值表示实际运动未到达理想点，正值表示实际运动超过理想点，0表示实际运动正好到达理想点；

步骤4：重复步骤1至步骤3共n次，获得进给轴上n个点的数字地图，其中n越大越有助于进给轴重复定位误差补偿的完整性；

步骤5：初始化敏感粒子群算法参数，粒子群规模N，粒子维数d维，惯性权重W，学习因子c，敏感粒子数M；

步骤6：构造动态粒子群算法的适应度函数为：

fitness(x,y)＝h(x,y)

其中，h(x,y)为重复定位误差数字地图高度；