一种数控机床非线性误差补偿方法技术

一种数控机床非线性误差补偿方法，是：在PC端生成非线性误差补偿激光测量数据报表，再通过管理软件下载至数控系统，数控系统控制端打开非线性误差补偿报表，自动设定测量轴非线性误差补偿参数，最终完成对光栅尺反馈坐标进行非线性误差补偿与坐标显示输出非线性误差逆向补偿。本发明专利技术使用自动变步长线性回归方法可以根据样本数据自动改变步长大小，快速得出满足相关系数的线性回归方程，实现数控机床各轴的非线性误差快速补偿。上述非线性误差补偿方法简单实用，可有效降低系统的设计难度，提高加工精度。

【技术实现步骤摘要】
一种数控机床非线性误差补偿方法
本专利技术涉及数控技术与自动化控制
，尤其指一种数控机床非线性误差补偿方法。
技术介绍
在经济全球化和信息技术革命的影响下，国际制造业正在发生深刻变化，制造业的规模和水平已成为衡量一个国家综合实力的重要标志。数控(numericalcontrol，NC)机床，特别是高档数控机床是国际装备制造业竞争的热点领域，加强数控系统
的基础研究和共性关键问题的攻关，已成为装备制造业发展的当务之急。数控机床加工过程中，产生误差是在所难免的，被加工零件与数控机床之间存在误差是必然的现象。这种一定存在的误差称为原始误差。所以，要想提高数控机床零件加工的精度，控制数控机床的原始误差是比较重要的对策，常见的测量方法是采用双频激光干涉仪检测。检测完成后一般需要对数控机床的定位精度进行误差补偿。而机床的定位误差一般是非线性的，造成非线性关系输出的原因很多，除了传感器自身的因素外，还有很多外界因素(例如漂移)。这些外界因素很复杂，不能直接计算得到。所以要进行非线性补偿，排除其他影响，才能得到合理的输出。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种数控机床非线性误差补偿方法，所述数控机床非线性误差补偿方法简单实用，可有效降低系统的设计难度，提高加工精度。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种数控机床非线性误差补偿方法，是：在PC端生成非线性误差补偿激光测量数据报表，再通过管理软件下载至数控系统，数控系统控制端打开非线性误差补偿报表，自动设定测量轴非线性误差补偿参数，最终完成对光栅尺反馈坐标进行非线性误差补偿与坐标显示输出非线性误差逆向补偿。所述的数控机床非线性误差补偿方法，具体包括以下步骤：S101：正确设置数控系统非线性误差补偿参数(设置每个轴需要补偿的数据个数MAXL)，选择测量轴，开启非线性误差补偿功能；S102：打开激光测量系统，激光测量准备就绪，进行非线性误差补偿激光数据处理；S103：在激光测量系统中运行测量轴对应的通用数控程序；S104：PC端的激光测量系统生成非线性误差补偿激光测量数据报表；S105：下载非线性误差补偿数据报表至数控系统；S106：数控系统控制端打开非线性误差补偿报表，自动设定测量轴非线性误差补偿参数；S107：数控系统通过自动变步长线性回归的方法自动进行误差补偿，即对光栅尺反馈坐标进行非线性误差补偿与坐标显示输出非线性误差逆向补偿。进一步，所述对光栅尺反馈坐标进行非线性误差补偿：数控系统读取各轴未补偿的机床坐标值(光栅尺反馈值)的数据报表，通过自动变步长线性回归方法计算输出补偿后的机床坐标值，对应激光测量值；所述坐标显示输出非线性误差逆向补偿：数控系统读取当前各轴绝对坐标位置值(相当于理论激光测量正确值)，通过回归方程计算输出显示坐标的非线性误差逆向补偿值，相当于光栅尺反馈值。进一步，所述自动变步长线性回归方法，包括以下步骤：1)假设线性回归方程y＝ax+b；开始选择步长数据为n个(xC，yC)；2)基于最小二乘法拟合直线，得出a,b的参数化方程如下：其中：为x0～xn相加所得总和的平均值；为y0～yn相加所得总和的平均值；为x0～xn的平方和的平均值；为xi与yi的乘积总和的平均值(i＝[0,n])；3)计算线性度量pearson系数；其中：Lxx为x的方差；Lyy为y的方差；Lxy为x与y的协方差；4)自动变步长当计算pearson(相关系数)系数小于系统设定值时，删除测量点第n个(即最后一个样本数据)点(x，y)；重新计算pearson(相关系数)系数，循环直至pearson(相关系数)系数达到要求；5)同理采用自动变步长方法完成后面所有数据(数据为PC端生成非线性误差补偿激光测量数据报表)的线性回归方程。本专利技术使用自动变步长线性回归方法可以根据样本数据自动改变步长大小，快速得出满足相关系数的线性回归方程，实现数控机床各轴的非线性误差快速补偿。附图说明图1为本专利技术中的数控机床非线性误差补偿方法的流程图；图2为本专利技术中非线性误差补偿方法示意图。具体实施方式为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例和附图对本专利技术作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本专利技术的限定。参照图1，数控机床非线性误差补偿方法的流程图，包括以下步骤：S101：正确设置数控系统非线性误差补偿参数(设置每个轴需要补偿的数据个数MAXL)，选择测量轴，开启非线性误差补偿功能；S102：打开激光测量系统，激光测量准备就绪，进行非线性误差补偿激光数据处理；S103：在激光测量系统中运行测量轴对应的通用数控程序；S104：PC端的激光测量系统生成非线性误差补偿激光测量数据报表；S105：下载非线性误差补偿数据报表至数控系统；S106：数控系统控制端打开非线性误差补偿报表，自动设定测量轴非线性误差补偿参数；S107：数控系统通过自动变步长线性回归的方法自动进行误差补偿，即对光栅尺反馈坐标进行非线性误差补偿与坐标显示输出非线性误差逆向补偿。具体地，非线性误差补偿功能需要使用的软件及文件：PC端激光测量系统非线性误差补偿参数处理软件(包括正向和反向)(是现有通用技术，如雷尼绍(Renishaw)激光测量系统)；PC端发送至数控系统的管理软件(是现有通用技术)；测量轴专用的非线性误差补偿参数运行NC文件是现有通用技术)。激光测量系统需要规范的测量轴非线性误差补偿参数运行数控程序文件是CAM(计算机辅助制造)软件产生的数控加工程序，由G代码组成，是现有通用技术。基于上述的方法在PC端生成非线性误差补偿激光测量数据报表，如表1所示，再通过管理软件下载至数控系统，数控系统控制端打开非线性误差补偿报表，自动设定测量轴非线性误差补偿参数，最终完成对光栅尺反馈坐标进行非线性误差补偿与坐标显示输出非线性误差逆向补偿。具体地，非线性误差补偿是基于自动变步长线性回归的方法实现的。自动变步长线性回归的方法如下，如表1所示数据。1.1)假设线性回归方程y＝ax+b；开始选择步长数据为10个(xC，yC)；式中，y是与自变量取值x相对应的因变量均值的估计；a和b分别为总体回归方程参数的估计量，b是样本回归方程的常数项，也就是样本回归直线在y轴上的截距，表示除自变量x以外的其他因素对因变量y的平均影响量；a是样本回归系数，也即样本回归直线的斜率，表示自变量x每增加一个单位时因变量y的平均增加量；1.2)基于最小二乘法拟合直线，得出a，b的参数化方程如下：即：y＝1.00020363636363637x-2.36363636363665；其中，表1为PC端生成非线性误差补偿激光测量数据报表；表1为XL[0]～XL[9]的平均值；为XR[0]～XR[9]的平均值；为XL[0]～XL[9]的平方和的平均值；为XL[i]与XL[i]的乘积总和的平均值(i＝[0,9])；1.3)计算线性度量pearson(相关系数)系数其中：Lxx为x的方差；Lyy为y的方差；Lxy为x与y的协方差；1.4)自动变步长取pearson(相关系数)系数系统设定值为0.98，计算pearson(相关系数)系数小于系统设定值，删除所取样本最后一个数据点(第10个点(90000,90020))；重新计算pearson(相关系数)系数。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种数控机床非线性误差补偿方法，其特征在于，是：在PC端生成非线性误差补偿激光测量数据报表，再通过管理软件下载至数控系统，数控系统控制端打开非线性误差补偿报表，自动设定测量轴非线性误差补偿参数，最终完成对光栅尺反馈坐标进行非线性误差补偿与坐标显示输出非线性误差逆向补偿。

【技术特征摘要】
1.一种数控机床非线性误差补偿方法，其特征在于，是：在PC端生成非线性误差补偿激光测量数据报表，再通过管理软件下载至数控系统，数控系统控制端打开非线性误差补偿报表，自动设定测量轴非线性误差补偿参数，最终完成对光栅尺反馈坐标进行非线性误差补偿与坐标显示输出非线性误差逆向补偿。2.根据权利要求1所述的数控机床非线性误差补偿方法，其特征在于，具体包括以下步骤：S101：正确设置数控系统非线性误差补偿参数，选择测量轴，开启非线性误差补偿功能；S102：打开激光测量系统，激光测量准备就绪，进行非线性误差补偿激光数据处理；S103：在激光测量系统中运行测量轴对应的通用数控程序；S104：PC端的激光测量系统生成非线性误差补偿激光测量数据报表；S105：下载非线性误差补偿数据报表至数控系统；S106：数控系统控制端打开非线性误差补偿报表，自动设定测量轴非线性误差补偿参数；S107：数控系统通过自动变步长线性回归的方法自动进行误差补偿，即对光栅尺反馈坐标进行非线性误差补偿与坐标显示输出非线性误差逆向补偿。3.根据权利要求1所述的数控机床非线性误差补偿方法，其特征在于，所述对光栅尺反馈坐标进行非线性误差...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓彬，李庆芬，吴远志，刘伟，周小桃，刘安民，
申请(专利权)人：湖南工学院，
类型：发明
国别省市：湖南,43