一种基于辅助编码器的数控机床热误差外置补偿控制方法

摘要

本发明公开了一种基于辅助编码器的数控机床热误差外置补偿控制方法。在定位轴丝杠一端增加辅助编码器，在测试部位安装热电偶，辅助编码器及多点热电偶均与外置补偿控制器相连后，通过I/O端口与数控系统的PLC相连，将辅助编码器获得的实时位置信息，结合温度信息进行误差计算，并将误差值通过PLC传给数控系统，通过原点偏置的方法完成补偿量的输出。本发明解决了位置信息由通讯获得造成的时间滞后，而且不干扰数控系统原有的编码器闭环通道。同时，多点测温预测误差比部分高档数控系统现有的温度补偿模块更加精确和柔性化。本发明只利用通用数控系统标配的原点偏置功能，无须嵌入到数控系统封闭的核心模块中，实现补偿控制装置的独立性。

主权项

一种基于辅助编码器的数控机床热误差外置补偿控制方法，其特征在于，该方法的步骤如下：步骤1） 补偿系统在实施前根据离线建立的误差模型需要在数控机床的轴承座、螺母座、伺服电机上分别布置热电偶，所有热电偶通过温度传感器专用导线将温度信息输入外置补偿控制器；步骤2） 安装在丝杠端面的辅助编码器通过实时测量丝杠的旋转运动，获得工作台的当前位置，并将此信号经由辅助编码器专用通讯线传送给外置补偿控制器；步骤3） 外置补偿控制器中具有事先离线固化的热误差非线性预测模型，该模型通过上位机编程接口进行写入，在线补偿开始后，外置补偿控制器根据输入的温度信息和当前工作台的位置信息，由热误差非线性预测模型预测丝杠的误差量，并将误差量通过自定义编码的方式，通过I/O总线进行发送；步骤4） PLC扫描I/O输入端口上获得的误差编码信息，经过解码得到误差量，并将此误差量通过内部CNC‑PLC通讯总线写入到数控系统的原点偏置量寄存器中；步骤5） 数控系统开启原点偏置功能，并将代码指令与误差补偿量综合后，通过电机控制线控制伺服驱动器，由伺服驱动器产生驱动电流，经电机电线驱动伺服电机，带动丝杠转动，电机转动量由系统原有编码器测量，并经由编码反馈专用线反馈给数控系统，形成闭环；步骤6） 数控系统内部根据原点偏置量寄存器中的误差量数值，将定位指令叠加原点偏置值输出，自动驱动丝杠，带动工作台往误差量的反方向运动，实现热误差的补偿控制。