[发明专利]数控机床几何与热复合位置误差的智能补偿系统

权利要求书

1.一种数控机床几何与热复合位置误差的智能补偿系统，其特征在于：所述的智能补偿系统包括数控机床、温度实时监测单元、I/O数据交互单元和中央控制单元，其中，数控机床包括有床身和数控系统，温度实时监测单元与数控机床的床身连接并且对床身及其环境的温度信息进行采集，该温度实时监测单元还与中央控制单元连接并且将温度信息实时反馈给中央控制单元，I/O数据交互单元与数控机床的数控系统连接并且与之进行数据交互，I/O数据交互单元由数控系统读取包括当前的机床坐标位置、伺服电机方向和冷却液工作状态在内的实时状态信息，并且向数控系统输入补偿值，I/O数据交互单元还与中央控制单元连接并且与之进行数据交互，I/O数据交互单元将当前的实时状态信息输入中央控制单元，中央控制单元根据来自温度实时监测单元的温度信息和来自I/O数据交互单元的实时状态信息，自动实时建立和更新补偿模型，并且将由补偿模型获得的补偿值传输给I/O数据交互单元。

2.根据权利要求1所述的数控机床几何与热复合位置误差的智能补偿系统，其特征在于：所述的温度实时监测单元包括前后依次连接的温度传感器、温度变送器和数据采集卡，其中，温度传感器分布于数控机床床身上的各温度测量点，数据采集卡连接中央控制单元，温度变送器含有电容式滤波电路并且将温度信号转变成与温度信号成线性关系的电压信号，该温度传感器实时采集温度信息并通过数据采集卡传输给该中央控制单元。

3.根据权利要求2所述的数控机床几何与热复合位置误差的智能补偿系统，其特征在于：所述的温度传感器为pt100电阻式温度传感器，温度变送器为隔离式温度变送器，数据采集卡为PCI-1711。

4.根据权利要求1所述的数控机床几何与热复合位置误差的智能补偿系统，其特征在于：所述的I/O数据交互单元包括前后依次连接的外部I/O扩展模块、光电耦合电路和输入输出卡，其中，外部I/O扩展模块连接数控机床的数控系统，输入输出卡连接中央控制单元，该外部I/O扩展模块读取数控机床的实时状态信息并经输入输出卡输入到中央控制单元，该输入输出卡自中央控制单元接收补偿值并经外部I/O扩展模块输入数控系统，该光电耦合电路完成数控系统的信号与中央控制单元的信号之间的电平转换。

5.根据权利要求4所述的数控机床几何与热复合位置误差的智能补偿系统，其特征在于：所述的输入输出卡为PCI-1753。

6.根据权利要求1所述的数控机床几何与热复合位置误差的智能补偿系统，其特征在于：所述的中央控制单元包括有实时补偿模块、温度信号处理模块、在线自动建模模块、动态调整模块和机床性能分析模块，所述实时补偿模块分别与温度信号处理模块、在线自动建模模块、动态调整模块以及I/O数据交互单元相连接，所述温度信号处理模块与温度实时监测单元相连接，所述机床性能分析模块与I/O数据交互单元相连接。

7.根据权利要求6所述的数控机床几何与热复合位置误差的智能补偿系统，其特征在于：所述的温度信号处理模块对采集的温度信息进行平稳预处理、保存、提取和自动标定，所述的平稳预处理是指对温度信号进行去噪和平稳处理，所述的温度信息保存、提取是指在测量机床各种热态下的定位误差时，将各温度测点的温度信息保存到温度历史记录数据库中并在后期得以提取，所述的温度信息自动标定是指根据基准温度传感器对其它温度传感器进行包括零位校正和比例系数确定在内的自动标定。

8.根据权利要求6所述的数控机床几何与热复合位置误差的智能补偿系统，其特征在于：所述的在线自动建模模块提取数控机床的温度信息和实时状态信息，完成补偿模型的自动建模和更新，并将正向与反向各自的补偿模型传递给实时补偿模块。