用于对数控机床上的热导致的位置变化进行补偿的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及用于对数控机床上的热导致的位置变化进行补偿的方法和装置，其中，向机床控制系统提供描述机床的热弹性特性的特征图；通过机床的一个或多个传感器确定一个或多个温度值；基于所确定的一个或多个温度值以及所提供的特征图确定机床的控制系统的一个或多个补偿参数；并且其中，根据所确定的一个或多个补偿值对机床上的与温度相关的位置变化进行补偿。根据本发明专利技术，通过运行在计算机上的神经网络对所提供的特征图进行调整或更新。经网络对所提供的特征图进行调整或更新。经网络对所提供的特征图进行调整或更新。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于对数控机床上的热导致的位置变化进行补偿的方法和装置

描述
[0001]本专利技术涉及用于对数控机床上的热导致的位置变化进行补偿的方法和装置，尤其涉及基于特征图对数控机床上的热导致的位置变化进行补偿或校正。

技术介绍

[0002]在现有技术中，已知的是，当在机床上加工工件时，机床上的热致位置误差会对加工精度产生重大影响。因此，原则上，特别是在加工工件时，需要例如通过机床的控制装置中的主动温度控制和/或补偿来减少机床上的与温度相关的位置变化或减少该位置变化对加工精度的影响。
[0003]这里，一种选择是机床或机床环境的主动温度控制或冷却，旨在减少对机床的温度影响；例如参见公开号为DE 10 2014 202 878 A1的德国专利。
[0004]另一种选择是机床的控制装置中的补偿，例如在机床的控制装置处执行机器轴的位置目标值的温度相关的校正。这在现有技术中是可能的，例如，通过测量机床上温度传感器处的温度，其中测量的温度用于通过计算公式计算校正参数，通过校正参数在机床的控制装置处实时校正或调整目标轴的位置；例如参见公开号为DE 10 2010 003 303 A1的德国专利。
[0005]此外，在公开号为DE 10 2015 115 838 A1的德国专利中，提议使用具有神经网络的评估单元对加工机器进行温度补偿。
[0006]在机床的控制装置处的机床轴的位置目标值的温度相关的校正的一种更新颖的方法是称为基于图像的机床位置变化的校正或补偿，例如参见于2017年3月9日在第三届萨克森自动化日发表的以下这篇文章：Kennfeldbasierte Korrektur thermischer Positionierfehler an Werkzeugmaschinen"by C.Naumann,Fraunhofer Institute for Machine Tools and Forming Technology
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IWU
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,Chemnitz；Verbundinitiative Maschinenbau Sachsen
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VEMAS
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,Chemnitz:Digitalisierung in der Produktion.3.Tag der Automation 2017:09.2017。
[0007]上述这篇文章描述了基于特征图的机床热定位误差的校正。文章的“摘要”部分描述了：“机床上的热致定位误差可能对加工精度产生重大影响，从而影响机床的产品质量和盈利能力。热致误差可能占机器的总误差的75％。减少这些误差的方法从建设性措施到使用低膨胀系数材料，再到基于模型的热致误差的校正。工业中用于减少热弹性误差的措施例如是机床的热对称设计或实现机床的热稳定状态。为此，通常在热源区域冷却机器或对机器进行加热，直到其达到热稳定(已达到“工作温度”)。另一项举措是对环境进行空气调节，以创造恒定的条件。所述方法显著增加了能源需求，导致盈利能力下降。作为一种无需额外的能源需求的基于模型的方法，相关校正被用于工业部门。相关模型在机器结构中选定的温度测量点和在作用点(工具中心点，TCP)处的位移之间进行调节。基于图像的校正代表了这种相关方法。借助特征图，直接将机床表面温度和当前轴结构映射到工具中心点处
的位移。可以通过来自测量或热弹性仿真的数据设定特征图，然后可以在线使用特征图，并在处理过程中将特征图集成到控制中。在概述了热弹性校正和补偿策略之后，这篇文章介绍了基于图像的校正。讨论了该方法的步骤和优缺点，最后通过实验在演示器上证明了该方法的功能。”[0008]从简单、高效、准确和/或用户友好的机床温度补偿的基本需求出发，并从根据上述现有技术的基于图像或模型的机床温度补偿的优点出发，本专利技术的目的是提供对机床的改进的温度补偿。

技术实现思路

[0009]为了实现上述目标，根据独立权利要求提出了用于对数控机床中的热导致的位置变化进行补偿的方法和装置。从属权利要求涉及优选的或特别有利的示例性实施例。
[0010]根据示例性方面，提出了一种用于对数控机床上的热导致的位置变化进行补偿的方法，包括：提供描述在机床的控制装置上的机床温度特性的特征图，通过机床上的一个或多个温度传感器确定一个或多个温度值，根据所确定的一个或多个温度值和所提供的特征图确定机床的控制装置上的一个或多个补偿参数，并根据所确定的一个或多个补偿值对机床上的与温度相关的位置变化进行补偿。
[0011]根据本专利技术，一种用于对数控机床上的热导致的位置变化的方法，尤其是基于图像的方法，其特征在于，通过计算机实现的神经网络对所提供的特征图(或特征曲线地图)进行调整，具体是通过特征图而不是直接通过神经网络进行温度补偿。
[0012]换言之，根据本专利技术特别优选地提出的是，基于特征图(即，基于图像的机床的热致定位误差的校正)对机床的控制装置进行温度补偿，通过神经网络至少一次或几次地调整特征图。
[0013]这具有协同优势，其在于，基于所提供的特征图，可高效且用户友好，且极其快速，且准确地对机床的控制装置实时执行温度补偿，其中，根据需要，通过训练神经网络或通过已训练的神经网络，例如基于FE(有限元)仿真创建的特征图是最佳的。
[0014]根据本专利技术，可提出一种用于调整描述数控机床的温度特性的特征图的方法，其作为用于补偿机床上的热导致的位置变化的示例，所述方法包括：通过计算机实现的神经网络调整所提供的特征图。
[0015]下面讨论本专利技术的其它示例性方面或示例性实施例和优选实施例。
[0016]在一些优选示例性实施例中，可在机床运行期间，特别是在机床工作过程中实时确定神经网络的输入数据。
[0017]在一些优选示例性实施例中，神经网络的输入数据可包括来自机床的传感器的传感器数据和/或从机床的传感器的传感器数据计算得到的输入数据。
[0018]在一些优选示例性实施例中，根据神经网络的输出数据调整或更新特征图。在进一步优选示例性实施例中，神经网络的输出数据可以规定经调整或更新的特征图。
[0019]在一些优选示例性实施例中，调整特征图可以包括：将控制装置当前提供的特征图的至少一部分读取到神经网络中；将输入数据(尤其包括来自机床的传感器的传感器数据)读入神经网络；和/或确定神经网络上的经调整或更新的特征图的至少一部分的网络结构。
[0020]在一些优选示例性实施例中，可以特别基于所确定的网络结构来调整或更新控制装置提供的特征图。
[0021]在一些优选示例性实施例中，可借助计算机实现的神经网络(尤其优选定期)重复地执行对所提供的特征图的调整。
[0022]在一些优选示例性实施例中，神经网络可控制机床的控制装置提供的特征图。
[0023]在一些优选示例性实施例中，可将来自机床的一个或多个温度传感器的传感器值传输到神经网络，该传感器值作为神经网络的输入数据，用以调整所提供的特征图。
[0024]在一些优选示例性本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于对数控机床上的热导致的位置变化进行补偿的方法，包括：向所述机床的控制装置提供描述所述机床的温度特性，特别是热弹性特性的特征图，通过所述机床上的一个或多个温度传感器确定一个或多个温度值，由所述机床的所述控制装置基于所确定的一个或多个温度值和所提供的特征图确定一个或多个补偿参数，以及根据所确定的一个或多个补偿值对所述机床上的与温度相关的位置变化进行补偿，其特征在于，通过计算机实现的神经网络对所提供的特征图进行调整。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述机床的运行期间，特别是在所述机床的工作过程中实时确定所述神经网络的输入数据。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述神经网络的输入数据包括来自所述机床的传感器的传感器数据和/或从所述机床的传感器的传感器数据计算得到的输入数据。4.根据上述权利要求任一所述的方法，其特征在于，根据所述神经网络的输出数据调整或更新所述特征图和/或所述神经网络的输出数据规定经调整或更新的特征图。5.根据上述权利要求任一所述的方法，其特征在于，调整所述特征图包括：将所述控制装置当前提供的所述特征图的至少一部分读取到所述神经网络，将输入数据，特别是包括来自所述机床的传感器的传感器数据读取到所述神经网络中，确定所述神经网络上的经调整或更新的特征图的至少一部分的网络结构；和/或调整所述特征图包括：基于所述神经网络改变所述特征图的一个或多个系数。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，基于所确定的网络结构调整或更新所述控制装置所提供的特征图。7.根据上述权利要求任一所述的方法，其特征在于，通过所述计算机实现的神经网络重复执行对所提供的特征图的调整，特别是定期执行对所提供的特征图的调整。8.根据上述权利要求任一所述的方法，其特征在于，所述神经网络控制所述机床的所述控制装置所提供的特征图。9.根据上述权利要求任一所述的方法，其特征在于，将所述机床的所述一个或多个温度传感器的传感器值传输到所述神经网络，所述传感器值作为所述神经网络的输入数据，用以调整所提供的特征图。10.根据上述权利要求任一所述的方法，其特征在于，将所述机床的一个或多个位置传感器的传感器值传输到所述神经网络，所述传感器值作为所述神经网络的输入数据，用以调整所提供的特征图。11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述机床的所述一个或多个位置传...

【专利技术属性】
技术研发人员：马蒂亚斯，
申请(专利权)人：德克尔马霍塞巴赫公司，
类型：发明
国别省市：