基于直线段逼近节点的数控系统轮廓误差控制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102566500A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102566500A(43)申请公布日2012.07.11(21)申请号201110378980.5(22)申请日2011.11.24(71)申请人山东理工大学地址255086山东省淄博市高新技术产业开发区高创园D座1012(72)发明人赵国勇赵玉刚张丽丽申永(51)Int.Cl.G05B19/19(2006.01)权利要求书权利要求书1页1页说明书说明书44页页附图附图44页(54)发明名称基于直线段逼近节点的数控系统轮廓误差控制方法(57)摘要本发明提供一种基于直线段逼近节点的数控系统轮廓误差控制方法，采用以下步骤：1)轮廓误差计算，2)轮廓误差补偿，其特征在于：步骤1)中，用直线段按等误差法逼近加工零件刀心轨迹指令曲线后，在零件数控直线插补加工的每个采样周期，根据当前实际刀位点和用直线段逼近刀心轨迹指令曲线时的逼近节点，计算当前实际刀位点到刀心轨迹指令曲线的最短距离，即轮廓误差；步骤2)中，将计算得到的轮廓误差与当前采样周期的跟随误差相叠加，将叠加结果送到数控系统PID位置控制器中计算位置控制量，并输出到伺服执行机构，实现轮廓误差补偿。本发明优点是：轮廓误差计算方法稳定，计算精度高；轮廓误差补偿方法计算简单、实时性好。CN10256ACN102566500A权利要求书1/1页1.一种基于直线段逼近节点的数控系统轮廓误差控制方法，采用以下步骤：1)轮廓误差计算，2)轮廓误差补偿，其特征在于：步骤1)中，用直线段按等误差法逼近加工零件刀心轨迹指令曲线后，在零件数控直线插补加工的每个采样周期，根据当前实际刀位点和用直线段逼近刀心轨迹指令曲线时的逼近节点，计算当前实际刀位点到刀心轨迹指令曲线的最短距离，即轮廓误差；步骤2)中，将计算得到的轮廓误差与当前采样周期的跟随误差相叠加，将叠加结果送到数控系统PID位置控制器中计算位置控制量，并输出到伺服执行机构，实现轮廓误差补偿。2.如权利要求1所述的基于直线段逼近节点的数控系统轮廓误差控制方法，其特征在于：在步骤1)中，用直线段按等误差法逼近加工零件刀心轨迹指令曲线时，逼近误差取零件最终允许公差的在每个采样周期，先找到刀心轨迹指令曲线上距当前实际刀位点R最近的三个逼近节点A、B、C，求出实际刀位点R到直线段AB、BC的距离|RM|、|RN|，如果|RM|≤|RN|，令轮廓误差ε≈RM；如果|RM|＞|RN|，令轮廓误差ε≈RN。3.如权利要求1所述的基于直线段逼近节点的数控系统轮廓误差控制方法，其特征在于：在步骤2)中，将计算得到的轮廓误差ε沿X轴、Y轴、Z轴进给方向分解，分别得到εx、εy、εz；将当前采样周期的跟随误差E沿X轴、Y轴、Z轴进给方向分解，分别得到Ex、Ey、Ez；分别将X轴、Y轴、Z轴的轮廓误差与跟随误差相叠加，μx＝Ex+εx，μy＝Ey+εy，μz＝Ez+εz，将μx、μy、μz作为当前采样周期轮廓误差补偿后沿X轴、Y轴、Z轴方向的进给位移量；然后将μx、μy、μz分别输入X轴、Y轴、Z轴进给方向各自PID位置控制器，以控制X轴、Y轴、Z轴的伺服执行机构。2CN102566500A说明书1/4页基于直线段逼近节点的数控系统轮廓误差控制方法技术领域[0001]本发明涉及一种误差补偿控制方法，特别是涉及一种基于直线段逼近节点的数控系统轮廓误差补偿控制方法。背景技术[0002]在制造业中，许多零件的轮廓形状较复杂，轮廓曲线包括解析曲线、分段曲线、列表曲线等。对于这些复杂零件的加工，往往先用直线段逼近复杂的刀心轨迹指令曲线，再用多轴数控机床加工。对多轴数控机床而言，轮廓精度是决定其加工精度的最重要因素。轮廓精度的提高涉及到机床各进给轴动态特性是否匹配，是各坐标轴单轴位置精度和多轴联动精度的综合。由于数控机床伺服驱动比较复杂，且涉及机械、电气、控制及在运动过程中各种参数的变化，所以各轴之间实际动态性能不匹配具有一定的普遍性，这直接影响了轮廓精度的提高。相对于先进的单轴伺服控制器，对轮廓误差计算并直接补偿的方法，是提高系统轮廓精度的更有效途径。[0003]对现有的技术文献检索发现，耿丽荣等在学术期刊《制造技术与机床》(2004，6：P22-25)上发表的论文“基于时间序列预测技术的数控机床轮廓误差实时补偿方法研究”中，针对平面和空间曲线，将当前实际刀位点到本采样周期和上个采样周期，两插补指令点间直线段的距离作为本采样周期的轮廓误差；Syh-ShiuhYeh等在学术期刊《IEEETRANSACTIONSONCONTROLSYSTEMSTECHNOLOGY》(2003，11(3)：P375-382)上发表的论文“AnalysisandDesignofIntegratedCon