利用激光直接反饋的圓周誤差補(bǔ)償方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種利用激光直接反饋的圓周誤差補(bǔ)償方法，具有如下步驟：—讀取激光干涉儀檢測(cè)的當(dāng)前機(jī)床的圓周運(yùn)動(dòng)位置I；—記錄同一時(shí)刻下，機(jī)床運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)位移傳感器輸出的圓周運(yùn)動(dòng)位置II；—計(jì)算并記錄同一時(shí)刻下，激光干涉儀的運(yùn)動(dòng)位置和編碼器的檢測(cè)得到的圓周運(yùn)動(dòng)位置I和圓周運(yùn)動(dòng)位置II的差值；—重復(fù)上述步驟，將得到的每一時(shí)刻的差值求和，作為系統(tǒng)整體的誤差補(bǔ)償；進(jìn)而對(duì)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行誤差補(bǔ)償。相對(duì)于統(tǒng)線性誤差補(bǔ)償方式將很大程度的上提高線性位置補(bǔ)償效率，同時(shí)線性補(bǔ)償精度將很大的提高。而且采用的技術(shù)成熟，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，十分適于在精密數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域內(nèi)大范圍的推廣和使用。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
利用激光直接反饋的圓周誤差補(bǔ)償方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種機(jī)床運(yùn)動(dòng)過(guò)程中圓周誤差的補(bǔ)償方法，尤其涉及一種利用激光直接反饋的圓周誤差補(bǔ)償方法。涉及專(zhuān)利分類(lèi)號(hào)B23機(jī)床；其他類(lèi)目中不包括的金屬加工B23Q機(jī)床的零件、部件或附件，如仿形裝置或控制裝置。B23Q23/00用于補(bǔ)償不均勻性或磨損，如導(dǎo)軌的，定位機(jī)構(gòu)的。
【背景技術(shù)】
[0002]在數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動(dòng)鏈中.齒輪傳動(dòng)、滾珠絲杠:螺母副等均存在反向間隙，這種反向間隙的存在會(huì)造成機(jī)床反向運(yùn)動(dòng)時(shí)，伺服電動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)而工作臺(tái)實(shí)際不運(yùn)動(dòng)。對(duì)于采用半閉環(huán)伺服系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床.反向間隙的存在會(huì)影響到機(jī)床的定位精度和重復(fù)定位精度，從而影響到產(chǎn)品的加工精度。這就需要數(shù)控系統(tǒng)提供反向間隙補(bǔ)償功能，以便在加工過(guò)程中自動(dòng)補(bǔ)償一些有規(guī)律的誤差，提高加工零件的精度。并且隨著數(shù)控機(jī)床使用時(shí)刪的增長(zhǎng)，反向間隙還會(huì)因磨損造成的運(yùn)動(dòng)副間隙的增大而逐漸增加，因此需定期對(duì)數(shù)控機(jī)床各坐標(biāo)軸的反向問(wèn)隙進(jìn)行測(cè)定和補(bǔ)償。
[0003]通常采用激光干涉儀進(jìn)行機(jī)床等圓周運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的誤差補(bǔ)償時(shí)，采用如下的辦法
[0004]1、在運(yùn)動(dòng)控制端編寫(xiě)用于誤差檢測(cè)的固定循環(huán)程序。通常程序?yàn)楣潭ㄩg距的單方向位移循環(huán)程序。
[0005]啟動(dòng)一> 消除反向間隙抖動(dòng)一> 延時(shí)一> 第一次運(yùn)行固定距離一> 延時(shí)一> 第N次運(yùn)行固定距離一> 反方向運(yùn)動(dòng)
[0006]其中程序中的延時(shí)用于讓激光干涉儀得知當(dāng)前運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的行走間距間隔，實(shí)現(xiàn)位置的錄入。
[0007]2、激光干涉儀端編寫(xiě)或者設(shè)置與運(yùn)動(dòng)控制端類(lèi)似的識(shí)別程序，用于識(shí)別具體的程序固定位移記錄點(diǎn)。
[0008]3、啟動(dòng)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)和激光干涉儀，激光干涉儀記錄下每個(gè)固定距離停止點(diǎn)的誤差值，形成誤差補(bǔ)償文件，輸入運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行線性化后誤差補(bǔ)償。
[0009]通常的誤差圖形如圖1所示。
[0010]首先，由于采用固定距離停止方式，需要利用暫停使激光干涉儀探測(cè)到固定的停止點(diǎn)，因此測(cè)量緩慢。
[0011]第二，由于采用固定位移暫停方法實(shí)現(xiàn)位置點(diǎn)的探測(cè)記錄，因此能夠記錄的位置只有固定的暫停停止點(diǎn)，中間的過(guò)度點(diǎn)不能進(jìn)行補(bǔ)償記錄，只能認(rèn)為是連續(xù)線性誤差采用估算值進(jìn)行補(bǔ)償。
[0012]第三，進(jìn)行補(bǔ)償期望的是把整個(gè)測(cè)量環(huán)節(jié)和運(yùn)動(dòng)執(zhí)行環(huán)節(jié)的誤差進(jìn)行補(bǔ)償，但是當(dāng)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)運(yùn)行和停止時(shí)由于位置閉環(huán)的應(yīng)用，通常是在一個(gè)范圍內(nèi)進(jìn)行微小的抖動(dòng)，因此激光干涉儀記錄的值是機(jī)械偏差+控制噪聲。使補(bǔ)償數(shù)據(jù)存在一個(gè)不確定性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本發(fā)明針對(duì)以上問(wèn)題的提出，而研制的一種利用激光直接反饋的圓周誤差補(bǔ)償方法，具有如下步驟:
[0014]一讀取激光干涉儀檢測(cè)的當(dāng)前機(jī)床的圓周運(yùn)動(dòng)位置I ;
[0015]一記錄同一時(shí)刻下，機(jī)床運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)位移傳感器輸出的圓周運(yùn)動(dòng)位置II ；
[0016]一計(jì)算并記錄同一時(shí)刻下，激光干涉儀的運(yùn)動(dòng)位置和編碼器的檢測(cè)得到的圓周運(yùn)動(dòng)位置I和圓周運(yùn)動(dòng)位置II的差值；
[0017]一重復(fù)上述步驟，將得到的每一時(shí)刻的差值求和，作為系統(tǒng)整體的誤差補(bǔ)償；進(jìn)而對(duì)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行誤差補(bǔ)償。
[0018]所述的位移傳感器為編碼器或光柵尺。
[0019]由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明提供的利用激光直接反饋的圓周誤差補(bǔ)償方法，相對(duì)于統(tǒng)線性誤差補(bǔ)償方式將很大程度的上提高線性位置補(bǔ)償效率，同時(shí)線性補(bǔ)償精度將很大的提高。而且采用的技術(shù)成熟，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，十分適于在精密數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域內(nèi)大范圍的推廣和使用。
【附圖說(shuō)明】
[0020]為了更清楚的說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖做一簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0021]圖1為現(xiàn)有技術(shù)形成的誤差圖形圖
[0022]圖2為本發(fā)明的流程圖
【具體實(shí)施方式】
[0023]為使本發(fā)明的實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚完整的描述:
[0024]如圖2所示:一種利用激光直接反饋的圓周誤差補(bǔ)償方法，采用激光干涉儀運(yùn)動(dòng)位置信息輸出接口，直接將激光干涉儀的精確位置引入運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，整個(gè)誤差補(bǔ)償過(guò)程變?yōu)?br>[0025]首先，連入激光干涉儀的位置信息輸出接口到運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，讀取激光干涉儀檢測(cè)的當(dāng)前機(jī)床的圓周運(yùn)動(dòng)位置I。
[0026]編寫(xiě)一個(gè)對(duì)應(yīng)測(cè)量單元的勻速圓周運(yùn)行程序。利用數(shù)控系統(tǒng)記錄下同一時(shí)刻運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的編碼器或光柵尺的位置反饋信息和激光干涉儀的位置值的差值作為補(bǔ)償文件，即圓周運(yùn)動(dòng)位置I和圓周運(yùn)動(dòng)位置II差值ml。
[0027]第2個(gè)插補(bǔ)周期(時(shí)間間隔)，計(jì)算設(shè)備位置傳感器的位置和激光干涉儀檢測(cè)到的位置差值，記做m2。
[0028]計(jì)算第η個(gè)插補(bǔ)周期，計(jì)算設(shè)備位置傳感器的位置和激光干涉儀檢測(cè)到的位置差值，記做mn。
[0029]計(jì)算每個(gè)插補(bǔ)周期的位移傳感器和激光干涉儀對(duì)應(yīng)圓周運(yùn)動(dòng)位置I和圓周運(yùn)動(dòng)位置II差值，即對(duì)應(yīng)點(diǎn)的誤差，將所有誤差作為誤差補(bǔ)償對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)償。
[0030]采用本發(fā)明所述方法，記錄差值將不會(huì)包含任何位置控制抖動(dòng)等不確定噪聲。記錄可以采用定時(shí)、定位移等，最大記錄密度可以達(dá)到相同于位置閉環(huán)周期，采用最大密度記錄時(shí)將不會(huì)包括任何的區(qū)間估算線性化誤差。其定位精度明顯小于傳統(tǒng)方法，如圖1所示，本發(fā)明對(duì)應(yīng)位于最下方的曲線，定位精度明顯高于其它傳統(tǒng)方法。
[0031]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種利用激光直接反饋的圓周誤差補(bǔ)償方法，具有如下步驟: 一讀取激光干涉儀檢測(cè)的當(dāng)前機(jī)床的圓周運(yùn)動(dòng)位置I; 一記錄同一時(shí)刻下，機(jī)床運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)位移傳感器輸出的圓周運(yùn)動(dòng)位置II ； 一計(jì)算并記錄同一時(shí)刻下，激光干涉儀的運(yùn)動(dòng)位置和編碼器的檢測(cè)得到的圓周運(yùn)動(dòng)位置I和圓周運(yùn)動(dòng)位置II的差值； 一重復(fù)上述步驟，將得到的每一時(shí)刻的差值求和，作為系統(tǒng)整體的誤差補(bǔ)償；進(jìn)而對(duì)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行誤差補(bǔ)償。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用激光直接反饋的圓周誤差補(bǔ)償方法，其特征還在于所述的位移傳感器為編碼器或光柵尺。
【文檔編號(hào)】B23Q15/013GK105881096SQ201410195893
【公開(kāi)日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2014年5月9日
【發(fā)明人】張贊秋, 于德海, 于本宏, 吳淇, 孫振, 高巖, 葉東國(guó), 吳福海
【申請(qǐng)人】科德數(shù)控股份有限公司