[发明专利]嵌入式数控机床热误差实时补偿控制器

摘要

本发明公开了一种嵌入式数控机床热误差实时补偿控制器，包括光纤光栅温度传感器、嵌入式处理器、FPGA芯片、热补偿执行模块和系统电源。本发明采用热误差半闭环前馈补偿方式和反馈脉冲叠加补偿策略，在数控机床上安装光纤光栅温度传感器，利用嵌入到嵌入式处理器中的BP神经网络数学模型对数控机床由于温度变化造成的误差值进行预测；在数控机床的位置反馈环中插入热误差补偿执行模块，通过在反馈脉冲中叠加补偿脉冲实现热误差的实时补偿。本发明采用FPGA芯片实现补偿脉冲的产生与补偿实施，补偿脉冲频率能够满足数控机床高速加工状态的需求，提高了系统的实时性。

主权项

一种嵌入式数控机床热误差实时补偿控制器，其特征在于：所述热误差实时补偿控制器通过内嵌于嵌入式处理器(2)中的模型预测数控机床的热误差值，最终通过FPGA芯片(3)和热补偿执行模块(4)完成热误差值的补偿；光纤光栅温度传感器(1)：通过光纤光栅解调仪实时获取光栅波长变化，光纤光栅解调仪将光栅波长数据传输至以太网接口(10)，以太网接口(10)接收光栅波长数据并传输至嵌入式处理器(2)；所述嵌入式处理器(2)：用于将光栅波长数据标定量化为温度数据，根据温度数据计算热误差值并传输至所述FPGA芯片(3)；所述FPGA芯片(3)：首先接收嵌入式处理器(2)传送的补偿脉冲个数、控制信号和进给轴运动方向，然后依据相位判断单元(8)送入的信号自行择机送出补偿脉冲信号，所述FPGA芯片(3)在相位判断单元(8)输出为低电平时输出补偿脉冲信号、输出为高电平时不输出补偿脉冲信号；所述热补偿执行模块(4)位于数控机床的位置反馈环中，用于将补偿脉冲信号与数控机床的原始反馈信号进行叠加，并将叠加后的反馈信号传输至机床控制器(6)以控制数控机床X、Y、Z三轴产生抵消热误差的附加运动。