利用激光直接反馈的直线误差补偿方法
【专利摘要】本发明公开了一种利用激光直接反馈的直线误差补偿方法，具有如下步骤：—读取激光干涉仪检测的当前机床的直线运动位置I；—记录同一时刻下，机床运动控制系统位移传感器输出的直线运动位置II；—计算并记录同一时刻下，激光干涉仪的运动位置和编码器的检测得到的直线运动位置I和直线运动位置II的差值；—重复上述步骤，将得到的每一时刻的差值求和，作为系统整体的误差补偿；进而对运动控制系统进行误差补偿。相对于统线性误差补偿方式将很大程度的上提高线性位置补偿效率，同时线性补偿精度将很大的提高。而且采用的技术成熟，结构相对简单，十分适于在精密数控机床领域内大范围的推广和使用。
【专利说明】
利用激光直接反馈的直线误差补偿方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种机床运动过程中直线误差的补偿方法，尤其涉及一种利用激光直接反馈的直线误差补偿方法。涉及专利分类号B23机床；其他类目中不包括的金属加工B23Q机床的零件、部件或附件，如仿形装置或控制装置。B23Q23/00用于补偿不均匀性或磨损，如导轨的，定位机构的。
【背景技术】
[0002]在数控机床的进给传动链中.齿轮传动、滚珠丝杠:螺母副等均存在反向间隙，这种反向间隙的存在会造成机床反向运动时，伺服电动机空转而工作台实际不运动。对于采用半闭环伺服系统的数控机床.反向间隙的存在会影响到机床的定位精度和重复定位精度，从而影响到产品的加工精度。这就需要数控系统提供反向间隙补偿功能，以便在加工过程中自动补偿一些有规律的误差，提高加工零件的精度。并且随着数控机床使用时删的增长，反向间隙还会因磨损造成的运动副间隙的增大而逐渐增加，因此需定期对数控机床各坐标轴的反向问隙进行测定和补偿。
[0003]通常采用激光干涉仪进行机床等直线运动系统的误差补偿时，采用如下的办法
[0004]1、在运动控制端编写用于误差检测的固定循环程序。通常程序为固定间距的单方向位移循环程序。
[0005]启动一> 消除反向间隙抖动一> 延时一> 第一次运行固定距离一> 延时一> 第N次运行固定距离一> 反方向运动
[0006]其中程序中的延时用于让激光干涉仪得知当前运动平台的行走间距间隔，实现位置的录入。
[0007]2、激光干涉仪端编写或者设置与运动控制端类似的识别程序，用于识别具体的程序固定位移记录点。
[0008]3、启动运动控制系统和激光干涉仪，激光干涉仪记录下每个固定距离停止点的误差值，形成误差补偿文件，输入运动控制系统进行线性化后误差补偿。
[0009]通常的误差图形如图1所示。
[0010]首先，由于采用固定距离停止方式，需要利用暂停使激光干涉仪探测到固定的停止点，因此测量缓慢。
[0011]第二，由于采用固定位移暂停方法实现位置点的探测记录，因此能够记录的位置只有固定的暂停停止点，中间的过度点不能进行补偿记录，只能认为是连续线性误差采用估算值进行补偿。
[0012]第三，进行补偿期望的是把整个测量环节和运动执行环节的误差进行补偿，但是当运动平台运行和停止时由于位置闭环的应用，通常是在一个范围内进行微小的抖动，因此激光干涉仪记录的值是机械偏差+控制噪声。使补偿数据存在一个不确定性。
【发明内容】
[0013]本发明针对以上问题的提出，而研制的一种利用激光直接反馈的直线误差补偿方法，具有如下步骤:
[0014]一读取激光干涉仪检测的当前机床的直线运动位置I ;
[0015]一记录同一时刻下，机床运动控制系统位移传感器输出的直线运动位置II ；
[0016]一计算并记录同一时刻下，激光干涉仪的运动位置和编码器的检测得到的直线运动位置I和直线运动位置II的差值；
[0017]一重复上述步骤，将得到的每一时刻的差值求和，作为系统整体的误差补偿；进而对运动控制系统进行误差补偿。
[0018]所述的位移传感器为编码器或光栅尺。
[0019]由于采用了上述技术方案，本发明提供的利用激光直接反馈的直线误差补偿方法，相对于统线性误差补偿方式将很大程度的上提高线性位置补偿效率，同时线性补偿精度将很大的提高。而且采用的技术成熟，结构相对简单，十分适于在精密数控机床领域内大范围的推广和使用。
【附图说明】
[0020]为了更清楚的说明本发明的实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021]图1为现有技术形成的误差图形图
[0022]图2为本发明的流程图
【具体实施方式】
[0023]为使本发明的实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整的描述:
[0024]如图2所示:一种利用激光直接反馈的直线误差补偿方法，采用激光干涉仪运动位置信息输出接口，直接将激光干涉仪的精确位置引入运动控制系统，整个误差补偿过程变为
[0025]首先，连入激光干涉仪的位置信息输出接口到运动控制系统，读取激光干涉仪检测的当前机床的直线运动位置I。
[0026]编写一个对应测量单元的匀速直线运行程序。利用数控系统记录下同一时刻运动控制系统的编码器或光栅尺的位置反馈信息和激光干涉仪的位置值的差值作为补偿文件，即直线运动位置I和直线运动位置II差值ml。
[0027]第2个插补周期(时间间隔)，计算设备位置传感器的位置和激光干涉仪检测到的位置差值，记做m2。
[0028]计算第η个插补周期，计算设备位置传感器的位置和激光干涉仪检测到的位置差值，记做mn。
[0029]计算每个插补周期的位移传感器和激光干涉仪对应直线运动位置I和直线运动位置II差值，即对应点的误差，将所有误差作为误差补偿对系统进行补偿。
[0030]采用本发明所述方法，记录差值将不会包含任何位置控制抖动等不确定噪声。记录可以采用定时、定位移等，最大记录密度可以达到相同于位置闭环周期，采用最大密度记录时将不会包括任何的区间估算线性化误差。其定位精度明显小于传统方法，如图1所示，本发明对应位于最下方的曲线，定位精度明显高于其它传统方法。
[0031]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种利用激光直接反馈的直线误差补偿方法，具有如下步骤: 一读取激光干涉仪检测的当前机床的直线运动位置I; 一记录同一时刻下，机床运动控制系统位移传感器输出的直线运动位置II ； 一计算并记录同一时刻下，激光干涉仪的运动位置和编码器的检测得到的直线运动位置I和直线运动位置II的差值； 一重复上述步骤，将得到的每一时刻的差值求和，作为系统整体的误差补偿；进而对运动控制系统进行误差补偿。2.根据权利要求1所述的利用激光直接反馈的直线误差补偿方法，其特征还在于所述的位移传感器为编码器或光栅尺。
【文档编号】B23Q17/24GK105881103SQ201410195920
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2014年5月9日
【发明人】张赞秋, 于德海, 于本宏, 李俊, 隋继平, 吴淇, 吴福海
【申请人】科德数控股份有限公司