[发明专利]一种用于扫描振镜式激光加工系统的热漂移测量方法

摘要

本发明提供了一种用于扫描振镜式激光加工系统的热漂移测量方法，通过建立温度差值与光点坐标差值的预测模型来对热漂移进行预测，包括以下步骤：步骤1，将光传感器放置在加工面上，在x振镜电机左侧壳体处、y振镜电机附近壳体处、x振镜散热片处、x振镜电机右侧壳体处以及y振镜散热片处放置温度传感器；步骤2，每间隔5分钟记录光点坐标值与温度值；步骤3，对光点坐标差值和温度差值的关系进行分析；步骤4，建立温度差值与光点坐标差值的预测模型；步骤5，计算得到温度差值与光点x、y坐标差值的线性相关系数；步骤6，求解残差平均值，并将预测模型中的残差值替换为残差平均值，得到完整的预测模型。

主权项

1.一种用于扫描振镜式激光加工系统的热漂移测量方法，通过建立温度差值与光点坐标差值的预测模型来对扫描振镜式激光加工系统的热漂移进行预测，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1，将用于检测光点坐标的光传感器放置在扫描振镜式激光加工系统的加工平台加工面上，并将x振镜电机左侧壳体处、y振镜电机附近壳体处、x振镜散热片处、x振镜电机右侧壳体处以及y振镜散热片处作为测温点并分别放置用于采集各个所述测温点温度的温度传感器；/n步骤2，控制所述扫描振镜式激光加工系统持续加工同一点，每间隔5分钟采集每个所述测温点的温度传感器的温度一次，同时记录光点坐标值，当所述光点坐标值在3微米内波动后，记录每个时刻每个所述测温点的温度和所述光点坐标值；/n步骤3，对光点坐标差值Δx，Δy和温度差值ΔT之间的关系分别进行分析，分别如公式(1)，(2)；/n /n /n步骤4，不同所述测温点的温度差值对光点x坐标差值的线性相关系数为IDC_x_n(n＝1，2，3，4，5)，对光点y坐标差值的线性相关系数为IDC_y_n(n＝1，2，3，4，5)，n为所述温度传感器的数量，若IDC_x_n≥0.8且IDC_y_n≥0.8时，则进一步建立预测模型，如公式(3)和公式(4)，/nΔx＝a_x1·ΔT₁+a_x2·ΔT₂+a_x3·ΔT₃+…a_xn·ΔT_n+e_x (3)/nΔy＝a_y1·ΔT₁+a_y2·ΔT₂+a_y3·ΔT₃+…a_yn·ΔT_n+e_y (4)；/n步骤5，将公式(3)转化为矩阵得到下式：/n /n并设定Y＝[Δx(1)，Δx(2)，…Δx(m)]′ (6)/nβ＝[a_x1，a_x2，…a_xn]′ (7)/nE＝[e_x(1)，e_x(2)，…e_x(m)]′ (8)/n /n而后引入函数J，设J＝E^T·E＝e_x²(1)+e_x²(2)+…e_x²(m)，根据公式(5)-公式(9)得到将其代入J＝E^T·E＝e_x²(1)+e_x²(2)+…e_x²(m)得到下式：/n /n求解公式(10)得到下式：/n /n将公式(11)进行转化，得到：/n /n将公式(12)等号两侧同时左乘得到下式：/n /n根据公式(13)求解出相关系数矩阵β，从而得到温度差值ΔT与光点x坐标差值的线性相关系数a_xn，将公式(4)中的Δy做与公式(5)-公式(13)的相同运算，即可得到温度差值ΔT与光点y坐标差值的线性相关系数a_yn；/n步骤6，通过公式(14)与公式(15)求解平均值并将公式(3)和公式(4)中的e_x、e_y替换为所述平均值/n /n /n其中，公式(1)与公式(2)中，x_i代表第i个时刻光点x坐标值，y_i代表第i个时刻光点y坐标值，T_i代表第i个时刻测温点温度，分别代表整个时间段内光点x坐标的平均值、y坐标的平均值、测温点温度平均值，IDC_x代表测温点温度差值对光点x坐标差值的线性相关系数，IDC_y代表测温点温度差值对光点y坐标差值的线性相关系数，/n公式(3)与公式(4)中，ΔT_n中，ΔT代表相邻两个时刻的温度差值，n代表测温点个数(n＝1,2,3…,n)，a_xn、a_yn分别代表温度差值与光点x、y坐标差值的线性相关系数(n＝1,2,3,…,n)，e_x、e_y代表残差值，Δx、Δy代表光点x、y坐标差值，/n公式(5)中，Δx(m)代表第m个时间段光点x坐标差值，ΔT_n(m)中，n代表测温点个数，m代表第m个时间段，ΔT代表相邻时刻温度差值，a_xn代表温度差值与光点x坐标差值的线性相关系数(n＝1,2,3,…,n)；e_x(m)代表第m个时间段对应的残差值，/n公式(14)与公式(15)中，代表残差平均值，e_x(j)、e_y(j)代表第j个时间段分别对应的关于光点x坐标值、光点y坐标值的回归残差值。/n