[发明专利]基于i5 iport协议的数控机床外置式热误差补偿方法

说明书

本发明提供了一种基于i5 iport协议的数控机床外置式热误差补偿方法，属于数控机床热误差补偿领域。本发明包含硬件平台和热误差补偿软件两部分。硬件平台包括基于TSic的单总线温度传感器、高精度温度采集器、多通道数据中继器和热误差补偿器；热误差补偿软件基于Matlab脚本语言开发，在热误差补偿器中运行，实现基于热变形机理的自动建模、基于模型的热误差在线实时预测和与i5数控系统通讯等功能。本发明的优点在于热误差补偿系统基于i5 iport协议与i5数控系统进行数据读写，实现了在配置i5系统机床上的热误差补偿，填补该领域的空白，提高了配置i5数控系统机床的加工精度及精度稳定性。

技术领域

本发明属于数控机床热误差补偿技术领域，具体为基于i5 iport协议的数控机床外置式热误差补偿方法。

背景技术

目前针对机床热误差补偿的研究已经成为相关学者研究的重点方向。在专利“一种数控机床热误差补偿装置及方法”，申请号：CN201510800430.6中应用计算机基于建立好的热误差模型计算出误差预测值，基于压电陶瓷的误差补偿装置根据误差预测值进行补偿运动以实现热误差的补偿。在专利“基于虚拟仪器的数控机床误差实时补偿系统”，申请号：CN201110085904.5中在工控机中运行基于虚拟仪器编写的误差补偿软件，该软件根据误差模型计算出误差预测值，并通过机床PLC接口将补偿值写入到数控系统中以实现热误差的补偿。在专利“一种基于华中八型数控机床热误差补偿仪器及其补偿方法”，申请号：CN201510256976.X中实现了热误差测试和建模，以及在华中八型数控系统上进行热误差补偿。在专利“数控机床进给系统全工作行程热误差补偿方法及其实施系统”，申请号：CN201210134783.3中提出了进给系统热误差测量、分析和补偿的技术方案。在专利“机床的热位移补偿装置”，申请号：CN201510149236.6中基于可检测移动部件位置的检测单元的测试值计算热误差预测值，发那科数控系统再根据该预测值进行补偿。

通过对研究现状的分析，可以发现目前没有基于i5数控系统的外置式热误差补偿系统。

发明内容

针对目前没有基于i5数控系统的机床热误差补偿系统的现状，本发明提出了基于i5 iport协议的数控机床外置式热误差补偿系统。补偿系统由硬件平台和热误差补偿软件构成。硬件平台包括基于TSic的单总线温度传感器、高精度温度采集器、多通道数据中继器和热误差补偿器；热误差补偿软件基于Matlab脚本语言开发，在热误差补偿器中运行，实现基于热变形机理的自动建模、基于模型的热误差在线实时预测和与i5数控系统基于i5iport协议进行通讯等功能。

本发明的技术方案：

基于i5 iport协议的数控机床外置式热误差补偿方法，该补偿方法所用的硬件平台基于TSic的单总线温度传感器通过三芯屏蔽电缆与温度采集器连接，将温度以11位数字方式基于ZACwire通信协议发送给温度采集器；温度采集器通过四芯屏蔽电缆与多通道数据中继器连接，将接收到的温度基于RS485通讯协议发送给多通道数据中继器；一个多通道数据中继器最多连接八个温度采集器；多通道数据中继器通过四芯屏蔽电缆与热误差补偿器连接，将接收到的各路温度数据汇总，并基于RS485协议将其统一发送给热误差补偿器；热误差补偿器通过双绞线直通电缆与i5数控系统连接，基于i5 iport协议与i5数控系统进行通讯。

热误差补偿软件基于进给轴和主轴的机械结构及热变形机理建立热误差预测模型，并基于该模型对热误差进行在线实时预测。其中进给轴热误差预测模型如下所示：