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E4综合误差实时补偿系统

E4系统介绍

文字:[大][中][小] 2016-10-31  浏览次数:2908

    影响数控机床加工精度的关键因素中,几何误差和热误差占到总加工误差的70%以上。通过设计、制造和装配途径来减少可能的误差源是一种提升方式,但是这种方式要付出高成本的代价,也依赖于整体基础工业的水平。数控机床综合误差补偿系统采用了软硬件结合的系统集成技术,通过对数控机床当前各类误差的实时预判,并驱动伺服系统进行外部机械原点偏移,从而抵消了当前成为问题的原始误差。E4在机床上安装应用示意如图1所示。由于采用补偿系统与机床外部机械原点偏移功能相结合的方法,无需对NC指令作修改,也不会影响各运动轴的坐标体系,且当前主流的中高端数控系统如发那科、西门子、广州数控、沈机i5、海德汉、Num等数控系统都有具有这种原点偏移功能,所以这种实施补偿的技术路线是今后应用的发展方向。

图1 E4在机床上安装应用示意图

 

    E4误差补偿器中的热误差补偿功能的实现包括如下几个步骤:从数控系统采集机床位置坐标、速度等相关信息,从布置在机床关键节点上的温度传感器中采集温度信号(或其他所需信号),将数据送入补偿运算主单元,通过补偿运算主单元内的数据预处理算法和预先建立的误差动态演化模型,计算各运动轴的当前误差值(或者当前误差在各个轴上的分量),并将该误差值取反作为误差的补偿值通过特定的数据传输协议送入数控系统,最后通过数控系统中的坐标偏置功能进行各轴位置的实时补偿和修正,从而达到提高机床加工精度的目的。

 

 

 

    E4的硬件部分主要包括实时补偿主功能模块(运算主单元)、多通道温度采集卡(有线和无线)以及高精度数字式温度传感器(有线和无线)。不同于通用的温度传感器应用场合,补偿系统对于温度传感的要求非常苛刻,除了要求有很高的精度分辨率、极低的零飘、传感器之间的一致性、免标定、良好的线性关系等,其在工业现场的抗电磁干扰能力和机床内部安装的便捷性也要求甚高。传统的模拟式温度传感器往往在模拟量变送环节抗干扰能力较差、长期使用时测量值容易漂移、传感器之间的一致性不易保持等问题。E4的强磁吸附式高精度数字温度传感器经过在实际应用过程中的多代改良,目前已能很好地满足上述各项要求,并已经在多种类型机床上长期装机使用,具有很高的可靠性。

 

 

 

    软件部分是整个系统的核心,主要包括误差补偿实时运算软件和机床误差建模专家系统软件。每一套E4产品,实时补偿主功能模块上都预安装了一套完整的误差补偿实时运算软件,它是整套系统的大脑,该软件主要包括了传感交互与数据预处理模块、人机交互模块、CNC交互模块、本地数据处理模块、机床热误差动态演化算法模块、准静态空间误差计算模块、定制类模块以及必要的系统安全相关模块等。机床误差建模专家系统软件主要用于实现机床误差的测试和误差模型的建立,它并不会安装到每一套E4产品中,而是公司使用的工具软件。从两者的关系而言,机床误差建模专家系统软件通过对机床的流程化测试可自动进行运算并建立该机床的热误差模型,进而可将该误差模型导入到运行有误差补偿实时运算软件的E4主单元中,它是机床误差算法模块的基础数据,算法需依据误差模型中的相关参数才能进行正确的运算得到该机床的实时误差预测。

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