[发明专利]一种基于贝叶斯网络在机测量动态误差分离装置及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于贝叶斯网络在机测量动态误差分离装置及其方法。

背景技术

目前，国内外对静态误差理论研究比较成熟，在机床中得到较全面的应用。动态误差的研究起步较晚，难度较大，复杂程度更高，其理论体系尚不完善，许多问题还处于探索阶段，故在机测量动态误差补偿中应用较少。因此，本项目以提高数控机床加工效率和零件的制造精度为目标，在机测量动态误差分离技术有必要在总结分析前人研究成果的基础上，探索新的在机测量动态误差分离与溯源技术，从而发挥高精密数控机床的精密加工能力。

发明内容

本发明提供了种基于贝叶斯网络在机测量动态误差分离装置。

本发明同时也提供了一种基于贝叶斯网络在机测量动态误差分离方法。

本发明涉及的一种基于贝叶斯网络在机测量动态误差分离装置的技术方案是：该装置包括误差测头、数据接收器、笔记本电脑、ARM主控板模块、液晶显示器、以及相关连接线。其中误差测头与数据接收器通过无线电传输系统连接，笔记本电脑通过RS232接口与数据接收器连接，通过USB接口与主控板连接，ARM主CPU内的液晶接口与液晶显示器连接。

本发明涉及的一种基于贝叶斯网络在机测量动态误差分离方法的技术方案是：建立贝叶斯网络专家经验数据库、贝叶斯网络测量结果数据库、贝叶斯网络关联节点数据库。将测量采集数据进行数字滤波以便更准确定义贝叶斯网络节点，进而为误差分离模型的建立提供依据。

附图说明

图1是本发明一个实施例进行测量误差数据时的硬件连接示意图；

图2是本发明一个实施例进行投入使用前的步骤流程图。

图3是本发明一个实施例进行投入使用时的步骤流程图。

具体实施方式

如图1所示本实施例的一种基于贝叶斯网络在机测量动态误差分离装置，包括误差测头、数据接收器、笔记本电脑、ARM主控板模块、液晶显示器、以及相关软件。其中误差测头与数据接收器通过无线电传输系统连接，笔记本电脑通过RS232接口与数据接收器连接，通过USB接口与主控板连接，ARM主CPU内的液晶接口与液晶显示器连接。

上述的ARM主控板模块特征如下：

1、主CPU采用S3C2440或S3C4510B芯片；

2、电子硬盘才用K9F2808U0B，内存SDRAM采用HY57V641620，固化程序FLASH采用SST39VF160-70-4C；

3、与笔记本电脑通讯的USB接口芯片采用USBN9604-28M

4、S3C2440或S3C4510B芯片通过液晶接口直接与液晶屏LM64P89连接。

本实施例的一种基于贝叶斯网络在机测量动态误差分离方法包括两大步：

在实际使用前：

1)对动态误差分离预报模型的小样本贝叶斯网络的构造，需分三个步骤实现：

a、确定变量集和变量域：对在机测量动态误差分离建模的问题，确定所有的特征变量，这些变量构成误差分离的变量集，对变量集中的每个变量确定其状态和取值范围。

b、确定网络结构：对具备大量专家知识的动态误差影响，贝叶斯网络结构的构建方法可以由先验知识获得，即根据专家对引起在机测量动态误差各变量之间存在的因果关系的认识，直接勾画出从因变量到果变量之间的连接，大多数情况下由专家知识获得的贝叶斯网络就是最优的小样本贝叶斯网络结构。

c、确定局部概率分布：对确定的网络结构计算每个节点的概率分布，包括根节点的先验概率分布和中间节点的条件概率分布，即所谓的参数估计。确定误差分离的贝叶斯网络的结构以后，贝叶斯网络的参数学习就变为在给出网络结构和样本数据的条件下计算节点的概率分布问题。在得到更多的新数据时，贝叶斯网络可以利用这些新数据对网络结构和参数进行更新。

2)将复杂的在机测量动态误差分离模型建立转为小样本贝叶斯网络推理，主要从两个方面进行：一是建立贝叶斯网络节点与各误差影响因索之间的映射关系，即对贝叶斯网络的节点进行定义；二是对各个网络节点之间的因果关联强度进行表达，即计算贝叶斯诊断网络的概率分布表。

3)结合在机测量及动态误差的贝叶斯网络结构特点，建立基于小样本贝叶斯网络误差分离模型。

在实际使用时：

流程如图3所示，把建立的模型及相关程序导入到ARM主控板模块内，将数控机床数据采集模块与主控板模块直接连接，实时监测加工工件的加工误差并将其根据误差分离模型进行分离，分离后的数据反应到数控机床补偿模块中，由机床数控系统进行误差补偿。