[发明专利]一种基于三维建模的机床零件误差补偿控制系统

权利要求书

1.一种基于三维建模的机床零件误差补偿控制系统，其特征在于：该系统包括数据调用模块、三维建模模块、误差补偿分析模块、预测调节模块、系统控制模块；

所述数据调用模块用于构建历史数据库，记录机床历史工作数据，设置数据调用接口，允许调用历史数据库内机床历史工作数据；所述三维建模模块用于获取机床三维数据，构建机床的三维模型，在机床的三维模型下进行数据模拟；所述误差补偿分析模块用于根据机床历史工作数据，对机床Z向误差类型进行分析；所述预测调节模块用于获取环境影响因子，构建预测调节模型，分析在不同的环境影响因子下机床Z向误差的分属权重，调节误差补偿分析优先级；所述系统控制模块用于接收基于机床三维模型与调节后的误差补偿分析模型输出的数据，对实际机床工作产生误差补偿信号，输出至管理端口，控制机床误差补偿；

所述数据调用模块的输出端与所述三维建模模块的输入端相连接；所述三维建模模块的输出端与所述误差补偿分析模块的输入端相连接；所述误差补偿分析模块的输出端与所述预测调节模块的输入端相连接；所述预测调节模块的输出端与所述系统控制模块的输入端相连接；

所述误差补偿分析模块包括补偿构建单元、误差补偿分析单元；

所述补偿构建单元用于获取机床历史工作数据，基于机床历史工作数据，对机床Z向误差类型进行整理；所述误差补偿分析单元用于获取误差补偿分析模型输出的误差补偿值，进行存储记录；

所述补偿构建单元的输出端与所述误差补偿分析单元的输入端相连接；

所述补偿构建单元包括：

获取历史数据下的机床误差调节数据，设置众数阈值，对超出众数阈值的机床Z向误差类型进行标记；

所述机床Z向误差类型包括Z轴热误差、主轴轴心热误差、主轴结构热误差、立柱前倾热误差；

所述预测调节模块包括环境影响因子分析单元、调节单元；

所述环境影响因子分析单元用于获取环境影响因子，所述环境影响因子包括加工持续时长、环境温度变化、机床主轴转动摩擦；所述调节单元用于构建预测调节模型，分析在不同的环境影响因子下机床Z向误差的分属权重，调节误差补偿分析优先级；

所述环境影响因子分析单元的输出端与所述调节单元的输入端相连接；

所述调节单元包括：

获取机床历史工作数据，在所述机床历史工作数据下获取机床Z向误差补偿数据；

获取对应每一个机床Z向误差补偿数据下的环境影响因子，利用遗传算法对环境影响因子进行组合编码，记为[I₁、I₂、I₃]，其中I₁、I₂、I₃记为元素，分别对应加工持续时长、环境温度变化、机床主轴转动摩擦；

获取每一组机床Z向误差补偿数据中的数据优先级，所述机床Z向误差补偿数据包括Z轴热误差、主轴轴心热误差、主轴结构热误差、立柱前倾热误差；

选取M组机床历史工作数据，作为初始种群，选取任一种机床Z向误差补偿数据作为优先数据，所述优先数据指在误差补偿时，优先补偿；

对元素数据进一步划分处理，限定子元素，其中子元素的范围小于元素范围，分别计算子元素及子元素的组合对于选取的优先数据的影响值，并设置当前为初始迭代次数G=1：

获取计算后的影响值，利用随机抽取，每次选择两组影响值数据，影响值高的留下，放回影响值低的，再次抽取，不断循环，直至选择的个体数量达到系统预设值；

删除选取的影响值数据中出现率最低的子元素或子元素组合方式，对子元素数据进一步划分处理，限定新子元素，其中新子元素的范围小于子元素范围，记为新的迭代次数G=G+1，重复进行影响值的计算，并再次随机选择；

设置终止迭代次数，在新的迭代次数达到终止迭代次数时，停止迭代，并将输出的结果范围作为选取的任一种机床Z向误差补偿数据作为优先数据的参考范围；

分别计算每一种机床Z向误差补偿数据作为优先数据的参考范围，作为第一层输出选择；

不断获取当前采集的实际工况下的环境影响因子，判断当前环境影响因子在每个优先数据的参考范围下的位置，选取最接近参考范围中间位置的参考范围对应的机床Z向误差补偿数据作为当前的优先数据，输出至调节端口；在误差补偿时，优先补偿该机床Z向误差。