[发明专利]基于极端梯度提升的滚珠丝杠副热变形补偿系统及方法

说明书

本发明提供基于极端梯度提升的滚珠丝杠副热变形补偿系统及方法，涉及机电一体化技术领域，包括环境数据采集模块，用于采集滚珠丝杠副的工作温度参数，工作温度参数包括初始工作环境温度T_S、滚珠丝杠螺母温度T_n、两端安装的固定侧丝杠轴承温度T_f、支持侧丝杠轴承温度T_b、实时工作环境温度T_e和滚珠丝杠轴各不同位置处温度T_x；热变形预测模块，用于获取工作温度参数，根据工作温度参数，得到滚珠丝杠副轴向热变形情况，根据热变形情况获取误差补偿量，根据误差补偿量对滚珠丝杠副热变形进行补偿，本发明实现滚珠丝杆副热变形的精准补偿。

技术领域

本发明涉及机电一体化技术领域，尤其涉及基于极端梯度提升的滚珠丝杠副热变形补偿系统及方法。

背景技术

滚珠丝杠副是目前数控机床或者传动机构中常用的传动部件，其具有传动效率高、精度高、运行稳定等优点。目前在精密机床加工过程中，传动件热变形特别是滚珠丝杠副热变形造成的机床定位误差是制约精密机床加工精度的重要原因，因此在进行机床开发的同时应着重考虑减少机床热变形所带来的影响。

当前滚珠丝杠副热误差补偿的方式，往往采用激光干涉仪、百分表等测量工具在滚珠丝杠副达到热平衡时测量其变形量，再根据各段变形量数据求平均值进行离线定位误差补偿。由于滚珠丝杠副螺母位置是时变的，其运动过程较为复杂，其热变形规律也跟螺母运动相关，因此这种假设各段变形量求平均的方法就会带来较大误差。即使滚珠丝杠副在工作时能达到热平衡，由于滚珠丝杠副在实际工作过程中温升是一个变化的过程，需要一定时间才可达到热平衡，又因为自然散热等因素，造成离线定位误差补偿只在热平衡时可达到预期补偿效果，且工作量大，效率低下。而通过闭环控制方法往往造成伺服系统存在多个反馈，造成伺服系统振荡不稳定。

发明内容

本发明提供基于极端梯度提升的滚珠丝杠副热变形补偿系统及方法，用以解决现有技术中离线定位误差补偿只在热平衡时可达到预期补偿效果的缺陷，实现滚珠丝杆副热变形的精准补偿。

本发明提供基于极端梯度提升的滚珠丝杠副热变形补偿系统，包括：

环境数据采集模块，用于采集滚珠丝杠副的工作温度参数，所述工作温度参数包括初始工作环境温度T_S、滚珠丝杠螺母温度T_n、两端安装的固定侧丝杠轴承温度T_f、支持侧丝杠轴承温度T_b、实时工作环境温度T_e和滚珠丝杠轴各不同位置处温度T_x；

热变形预测模块，用于获取工作温度参数，根据工作温度参数，基于极端梯度提升算法预测得到滚珠丝杠副轴向热变形情况，根据所述热变形情况获取误差补偿量，根据所述误差补偿量对滚珠丝杠副热变形进行补偿。

根据本发明提供的基于极端梯度提升的滚珠丝杠副热变形补偿系统，所述环境数据采集模块包括：

初始温度采集单元，用于采集滚珠丝杠副的所述初始工作环境温度T_S；

接触式采集单元，用于通过接触式采集方法采集滚珠丝杠副的所述滚珠丝杠螺母温度T_n、所述两端安装的固定侧丝杠轴承温度T_f、所述支持侧丝杠轴承温度T_b和所述实时工作环境温度T_e；

非接触式采集单元，用于通过非接触式采集方法采集滚珠丝杠副的所述滚珠丝杠轴各不同位置处温度T_x。

根据本发明提供的基于极端梯度提升的滚珠丝杠副热变形补偿系统，滚珠丝杠轴各不同位置处温度T_x为将滚珠丝杠轴均分为l_i段，采集滚珠丝杆轴l_i每一段上的温度T₁-T_i。