可编程多轴控制器在转台误差补偿中的应用

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《2024年多轴数控机床精度建模与误差补偿方法研究》范文

《多轴数控机床精度建模与误差补偿方法研究》篇一一、引言随着制造业的快速发展，多轴数控机床作为高精度、高效率的加工设备，在机械、航空、汽车等领域得到了广泛应用。

然而，由于机床制造、装配及工作环境等多方面因素的影响，机床的加工精度往往难以达到理想状态。

因此，对多轴数控机床的精度建模与误差补偿方法进行研究，对于提高机床的加工精度、稳定性和使用寿命具有重要意义。

二、多轴数控机床精度建模多轴数控机床的精度建模是提高机床加工精度的关键环节。

首先，需要建立机床的几何误差模型，包括机床各轴的运动误差、热误差等。

其次，通过实验和仿真手段，对机床的静态误差和动态误差进行测量和分析。

在此基础上，建立机床的误差模型，为后续的误差补偿提供依据。

在建立机床精度模型的过程中，需要考虑多种因素对机床精度的影响。

例如，机床的结构设计、制造工艺、装配质量等都会对机床的精度产生影响。

此外，机床的工作环境如温度、湿度等也会对机床的精度产生影响。

因此，在建立精度模型时，需要综合考虑这些因素，以提高模型的准确性和可靠性。

三、误差补偿方法研究针对多轴数控机床的误差，需要采取有效的补偿方法。

目前，常用的误差补偿方法包括软件补偿和硬件补偿两种。

软件补偿主要是通过编程软件对机床的误差进行实时计算和修正。

这种方法具有灵活性高、成本低等优点，但需要精确的误差模型和高效的算法支持。

硬件补偿则是通过改进机床的结构或添加辅助装置来减小误差。

这种方法可以有效地提高机床的加工精度和稳定性，但成本较高且需要专业技术人员进行安装和维护。

在实际应用中，通常采用软件和硬件相结合的补偿方法。

例如，可以采用高精度的传感器实时监测机床的运动状态和误差情况，然后通过编程软件对误差进行实时计算和修正。

同时，还可以通过优化机床的结构设计、改进制造工艺等方式来减小机床的误差。

四、实验与分析为了验证所提出的精度建模与误差补偿方法的有效性，我们进行了大量的实验和分析。

首先，我们建立了多轴数控机床的误差模型，并通过实验数据进行了验证。

数控机床误差综合补偿技术及应用

关键词院机电设备安装；技术；管理问题；改善探究
2.3 误差补偿方法淤NC 系统误差补偿。数控机床的所有操作指令都要由 NC 系统进行粗/精的插补操作处理，之后以脉冲形式驱动数控机床的各坐标轴，将误差计算所得的误差值取反后，再直接叠加到反馈插补处理的过程，以确保对坐标轴完成精确控制的目的。这种方法的实现可以通过两种途径：一是利用转换数码程序，将初始的数控指令代码实施重构，转化为有一定预补偿效果的数控指令
关键词院数控机床；误差综合补偿技术；应用
0 引言本文中所讨论的误差综合补偿技术，已经是非常完善的一项数控机床软件修正技术，是国内外相关领域专家学者共同研究的结果。该技术的实现优势在于，其并不需要对机床硬件结构及其精度做任何改变的条件下，对数据机床运行过程中形成的误差源进行数学分析和建模处理，通过实时计算机床的空间误差并反馈给实际的控制系统，进而改变驱动完成对误差的进一步修正，以此方式来提高该数据机床的定位准确度。 1 数控机床产生误差的根源分析要修正误差，首先要理解误差产生的根源，就目前数控机床设备的研究使用而言，其影响因素无外乎这么几个： 1.1 数控机床设备的空间位置误差因为零件结构的外型、受热和受力等导致变形形成的误差，将导致机床的刀具作用在工件部位的位置发生相对偏差，同时，因为机床的伺服系统在跟踪过程、传动机构、位置检测等方面存在的误差都可能造成位置变化误差。 1.2 数控机床设备刀具位置误差因为需要更换和调整数控机床的刀具设备，可能会因此造成位置上的微小偏差。或者刀具因受力受热等外部环境因素影响，而发生诸如变形、伸长和磨损等问题，进而造成了道具位置的变化。 1.3 加工件材质及其夹具变动形成的位置误差这主要是道具的装夹系统因切削热以及加工件材质等问题引发弹性变形，导致随机形成的误差。 1.4 机床检测过程中形成的测量误差在进行加工的整个过程中，需要实时进行尺寸等的检测，如果这些检测因为某种原因发生误差，也必然会导致加工误差的产生。 2 数控机床误差综合补偿技术及应用数控机床的精确加工取决于两个方面，一是精密的机床系统，二是精确的控制系统。机床系统能够确保设定的数据被完整无误执行，提高系统加工的精度。控制系统则通过及时对误差进行补偿，将误差控制在一定的范围内。计算机技术是数控机床技术的神经系统，是实现机床控制的核心，通过计算机技术的软件功能，及时修正机床的设备误差，可以使得机床可以超水平发挥，取得更精确的加工效果。 2.1 数控机床的误差模拟分析通过计算机来修正数控机床的加工误差，这是出数控机床产生的那一天就已经

基于PMAC的伺服系统误差补偿方法研究

下面介绍创建误差补偿表的相关命令：
粗
１００００
；定需要补偿的电机号ＤＦＮＬＯＰ１，指ＥＩＥＢＣＭ０
；定义１Ｏ个补偿点，覆盖１０个脉冲单０００
位长度。
１５４６５０１６５８３０６９１０４６５４０
；每个补偿点的补偿值。，＝ｌ；，５将变量设为１ＳＶＡＥ；保存设置，使补偿表生效
需要注意的是：
法，软件误差补偿具有灵活性大，于修改补偿值的特点，便
下面介绍基于ＰＡＭＣ的软件误差补偿方法。
２ＰＭＡＣ简介及其误差补偿方法
图１定位精度示意图
行补偿。
ＦｉＤｉｇａｏｓｔｏｉｇｐｅｉｉｎｇ１ａｒｍｆｐｏｉｎｎｒｃｓｏｉ
ＰＣ运动控制卡具有间隙补偿和螺距补偿能力。在ＭＡ
１２影响系统精度的主要因素．
在本文研究的伺服系统中，制指令通过运动控制器、控伺服电机、齿轮系统转换为运动目标的移动。目标的定位精度除了受到电气和机械装置的影响外，还受到振动、导轨和齿轮磨损造成的影响，以及由于热变形导致的器件特性变化造成的影响。定位精度的主要影响因素有：
ｃｍｐｎａｉｎｍｅｈｄｏｅＶｙｔｍａｅｎＰｏｅｓｔｔｏｆｓＹＯｓｓｅｂｓｄｏＭＡＣｉｎｒｄｃｄＢｓｎｒｏｏｅｓｔｎ，ｅｐｅｉｏｆｏｓｉｔｕｅ．ｙｕｉｇｅｒｒｃｍｐｎａｉｔｒｃｓｎｏｏｏｈｉ

多轴数控机床转台误差快速检测与分离

ｔｏｏｌｉｎｉｎｇ
ＣｈｅｎＧｕａｎｇｓｈｅｎｇ，ＬｉＨａｏｌｉｎ
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｆｏＳｈａｎｇｈａｉｆｏｒＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０００９３，Ｃｈｉｎａ）
多轴数控机床转台误差快速检测与分离
陈光胜，李郝林
（上海理工大学机械工程学院上海２０００９３）
摘
要：转台是多轴数控机床的重要运动部件，其精度对机床的加工精度产生重要影响。针对多轴数控机床转台的６项运动
误差和２项轴问关系误差，提出转台误差检测及分离的快捷方法，基于球杆仪，能将８项转台误差中的７项快速检测和分离，１
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｒｏｔａｒｙｔａｂｌｅｉｓｔｈｅｋｅｙｍｏｖｉｎｇｃｏｍｐｏｎｅｎｔｏｆｍｕｌｔｉ — ａｘｉｓＣＮＣｍａｃｈｉｎｉｎｇｔｏｏｌｓａｎｄｈａｓｄｅｅｐｉｎｆｌｕｅｎｃｅｔｏｔｈｅ
ｍａｃｈｉｎｉｎｇａｃｃｕｒａｃｙｏｆＣＮＣｍａｃｈｉｎｅｔｏｏｌｓ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｅｓｅｎｔｓｔｈｅｆａｓｔｍｅｔｈｏｄｓｆｏｒｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔａｎｄｉｄｅｎｔｉｆｙｉｎｇ

机械数控机床位置控制及误差补偿分析

机械数控机床位置控制及误差补偿分析机械数控机床是一种通过计算机控制来实现加工操作的机床，其位置控制和误差补偿是其关键技术之一。

本文将对机械数控机床位置控制及误差补偿进行分析，并探讨其在机械加工领域的重要性。

一、机械数控机床位置控制原理机械数控机床的位置控制是通过控制机床运动轴的位置来实现加工操作的精准性。

其位置控制原理主要包括运动轴控制系统和位置控制算法两部分。

1. 运动轴控制系统机械数控机床通常包括多个运动轴，如X轴、Y轴、Z轴等。

这些轴通过伺服电机驱动，并通过编码器进行位置反馈。

控制系统通过计算机控制信号来控制伺服电机的转动，从而实现机械数控机床的位置控制。

2. 位置控制算法机械数控机床在实际加工过程中，由于各种因素的影响，存在一定的位置控制误差。

这些误差主要包括静态误差和动态误差两部分。

1. 静态误差静态误差是指机械数控机床在静止状态下的位置误差。

这些误差主要来自伺服电机的非线性特性、传动链路的松动等因素。

静态误差对机械加工精度的影响较为显著，需要通过误差补偿等手段进行校正。

机械数控机床的位置控制误差可以通过多种方法进行补偿，以提高加工精度和效率。

开环误差补偿是通过对机械数控机床运动系统的静态误差和动态误差进行建模和修正来实现。

这种方法通过对系统参数和结构等进行优化，以减小误差对加工精度的影响。

2. 闭环误差补偿3. 多轴联动误差补偿随着机械数控机床技术的不断发展，位置控制误差补偿技术也在不断地更新和完善。

1. 智能化机械数控机床位置控制误差补偿技术将更加智能化，通过对加工工件和环境的实时监测，实现对位置控制误差的实时调整和优化。

2. 多模态补偿3. 高精度化机械数控机床位置控制误差补偿技术将更加高精度化，通过对系统动力学特性和控制算法的深入研究，提高机械数控机床的位置控制精度和稳定性。

浅谈数控机床误差补偿关键技术

浅谈数控机床误差补偿关键技术摘要：数控机床的自动化表现，逐步对精度、工艺等提出较高要求，利用误差补偿技术，控制数据机床，保障数控操作的可靠性。

误差补偿技术是提高数控机床误差的一种，完善数控操作，规划误差补偿关键技术中的不足之处，提高疏狂机床误差补偿的应用能力。

因此，本文以数控机床为背景，分析误差补偿关键技术。

关键词：数控机床；误差补偿；关键技术随着机械制造业的发展，社会提高对数控机床的重视度，利用改良、集成与智能的思想，提高数控机床的精确度，避免影响机械制造业的发展。

误差补偿关键技术有利于数控机床的发展，严格控制误差，全面把握数控制造。

误差补偿技术利用数据基础，处理原有数控差距，实行强制控制，以此保障数控精度。

基于误差补偿关键技术的数控机床，提高机械设备的制造水平。

1. 数控机床中的误差补偿关键技术数控机床中的误差补偿关键技术，主要分为三类，控制数控机床的制造精度，具体如下：1.1 建模技术建模技术需要建立在运动学基础上，实现误差补偿。

在数据机床制造的过程中，建模技术分为两类，一类是综合建模，另一类是元素建模。

机床操控时，由于机械设备的原因，出现相对位移差距，影响数控机床的质量[1]。

所以，利用误差建模控制相对位移，管控细节元素的误差过程，避免出现制造误差。

利用综合与元素的建模方式，提升数控机床制造的精确度。

建模技术不仅可以有效分析设备误差，还可真实反映误差成型，精确补偿误差。

1.2 测量技术测量技术以误差为主，优化数控机床操作，避免制造过程中出现误差。

测量技术重点控制数控机床的原始数据，规避原始误差，以原始数据为重点，设定准确数值，实现直接或间接控制。

分析测量技术中的直接、间接因素，控制测量误差。

第一，直接测量，规划发生误差的机床设备，直接对设备进行误差处理，例如：使用特定仪器，实行全方位检测，发现设备误差，控制设备精度，此类测量方式不利于工期比较紧张的制造；第二，间接测量，分析引发误差的因素，实行全面分析，将误差因素规划为系统模型，便于推断性处理，一般数控机床采取误差补偿时，以间接测量为主，具备操作简便、控制力度强的特点，着重提高误差控制能力。

数控机床误差实时补偿技术及应用

数控机床误差实时补偿技术及应用数控机床误差实时补偿技术是一种通过测量和监控机床的误差，然后通过算法和控制系统来实时修正这些误差的技术。

它可以显著提高机床的加工精度和稳定性，使得加工的零件更加精确和一致。

下面将介绍数控机床误差实时补偿技术的原理、方法和应用。

数控机床误差实时补偿技术的原理是基于机床的误差源和误差特点进行建模，并通过控制系统实时调整机床的运动轨迹来补偿这些误差。

机床的误差主要包括几何误差、动态误差和热误差等。

几何误差是由机床结构、加工刀具和工件等因素引起的，例如导轨的尺寸偏差、传动装置的误差等。

动态误差是由机床运动过程中的惯性力、弹性变形等因素引起的，例如加工过程中的振动和共振等。

热误差是由于机床在工作过程中产生的热源，例如主轴的热膨胀和冷却液的温度变化等。

数控机床误差实时补偿技术的方法一般包括两个步骤：误差测量和误差补偿。

误差测量是通过传感器或测量仪器实时检测机床的误差，并将其反馈给控制系统。

常用的测量方法包括激光干涉法、电容法和光栅尺等。

误差补偿是在控制系统中根据误差测量结果进行数学建模和分析，并根据补偿算法调整控制指令，使得机床的运动轨迹达到期望的精度。

数控机床误差实时补偿技术在实际应用中具有广泛的应用领域。

首先，它可以应用于航空航天领域的高精度零件加工。

航空航天零件对精度和质量要求非常高，数控机床误差实时补偿技术可以有效提高加工精度，降低零件的尺寸偏差和表面光洁度，从而提高航空航天产品的性能和可靠性。

其次，它可以应用于汽车制造领域的模具加工。

模具制造对精度和一致性要求较高，数控机床误差实时补偿技术可以有效减少模具的尺寸和形状偏差，提高模具的加工质量和寿命。

此外，它还可以应用于医疗器械制造、光学仪器加工等领域。

总之，数控机床误差实时补偿技术是一种通过测量和监控机床的误差，并通过控制系统实时调整机床运动轨迹的技术。

它可以显著提高机床的加工精度和稳定性，广泛应用于航空航天、汽车制造、医疗器械等领域，为实现高精度和高质量的零件加工提供了重要的技术手段。

数控机床误差补偿技术及应用_几何误差补偿技术

( 9)
式中 , [ Aqk ห้องสมุดไป่ตู้、 [ Aq′ k ]、 [ ASk ]、 [ AS′ k ]分别为矢量 {qk }、 {q′k }、 {Sk }、 {S′ k }的转换矩阵。
对于 Bk 体的任意一点 P ,其系统空间变换模型为
∏ ROP
=
0 [ AJ K′] RPk
1
t= u
1
( 10)
式中 RPk = { xPk , ykP , zkP }T
由于机床部件在制造、装配过程中存在误差 ,对于
Bk 体的位置矢量 qk 和位移矢量 Sk 都存在相应的误差项 q′k 和 S′ k ,如图 3所示。引入误差项后 , ( 5)式改写为
{Oj Ok } = { { {qk } + {q′ k } } + { {Sk } + {S′k } } } ( 7)
{no } = [SOK ] {nk }
( 3)
0
[ SOK ] = ∏ [SJ K ]
( 4)
t= u
0
式中 ∏ 表示多体系统低序体的连乘 t= u
1. 3 运动方程
如图 2所示 , {qk }、 {Sk }分别为 Bk 体相对于 Bj 体的位置矢量和位移矢量。 Bj 和 Bk 体坐标系原点的相对位置可表示为
关键词数控机床几何误差补偿多体系统
构成机床空间定位误差的重要因素之一—— 几何误差早已引起人们的关注。为了适应越来越高的加工要求 ,制造商在提高机床结构精度的同时 ,利用螺距补偿技术减小运动轴的运动误差。该技术针对半闭环系统中编码器无法反映丝杠螺母传动副误差 ,对机床运动方向的误差量进行一定的修正补偿。目前已有相当一部分机床利用光栅刻线尺作为反馈部件实现全闭环控制 ,使机床的运动精度进一步提高。但是由于机床运动误差具有空间性 ,存在六个自由度的误差分量 ,机床加工范围任意一点的定位误差是各坐标轴多项误差分量的合成 ,即使是全闭环控制机床 ,由于传感器反馈的是导轨运动副的相对运动量而非实际切削点的信息 , 很多误差分量仍然无法自动补偿 ,特别是对于运动轴产生的角度误差 ,存在着比例放大环节 ,对系统的精度将产生较大影响。

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维普资讯《装备制造源自术）０７２０年第１期０维普资讯
《装备制造技术｝０７２０年第ｌ期Ｏ
可编程多轴控制器在转台误差补偿中的应用
路燕，锐樊
（北京航空航天大学机械工程及自动化学院，北京１０８）００３
摘要：研究了可编程多轴控制￣（ＭＡ）转台误差补偿中的作用，ＰＣ在介绍了ＰＣ在运动控制中的优点，ＭＡ就转台误差来源进行分析；设计上住机误差补偿模块。明如何利用ＰＡＣ动态链接库技术实现上住机与下住机的通讯。并说Ｍ实践证明，应用ＰＡＣ作为下住机使转台控Ｍ
响因素。
２１指向误差．
１ＭＡＰＣ简介
美国ＤｌａｅｍＴｕ公司于１９９０年推出的ＰＣ可编程多轴ＭＡ运动控制器，是一种基于工控ＰＣ机和ＷＩＤＷＳ作系统的ＮＯ操
多轴、多通道开放式运动控制器。该产品使用高速ＤＰ６０Ｓ５０１
被广泛应用于各种伺服控制系统中。
２三轴转台误差来源分析
三轴转台误差主要包括三大项：向误差、指速率稳定度误差和幅相误差嘲这是就转台系统本身而言，。另外三轴转台误差补偿过程还受误差监测、现场标定、环境温度湿度等很多外界因素影响。本文仅分析转台本身的指向误差及现场标定误差影
ＤＩｈ，＋ｕｄｒｅｐｉＣ＋Ｂｄｅ等在Ｗｉｄｗ平台上制定用户专用界面；ｎｏｓ
驱动时的力矩不平衡等因素有关。该误差很小可忽略不计； ②
轴系和滚珠的磨损间隙和跳动的误差，选择合适的轴系可使误差达到很小的程度；台体安装中由于检测端轴和测角端轴双 ③
轴的不同心度和不平行度引起的误差。这是ｕ型框架所特有
的结构造成的。
收稿日：Ｏ７０－０期２ｏ—８２作者简介：燕（９３）女，路１８一，甘肃景泰人，北京航空航天大学机械工程及自化学院硕士研究生，动研究方向：机数控与机电一体化。计算
制达到比较高的精度。关键词：台；转动态链接库；ＭＡ误差补偿ＰＣ；
中图分类号：Ｐ０＂Ｔ２２．２
文献标识码：Ａ
文章编号：６２５５（０７１ — ０５０１７－４Ｘ２０）００６ — ３
三轴转台是惯性导航系统和惯性元件研制过程中必须的重要设备，它可以用来进行惯导系统和元件的检定、定以及标
型；它有模拟和数字两种伺服接口，能与步进电机、直流伺服电机、交流伺服电机等多种电机连接，可对不同的电机提供相并
装置的定位精度。指向误差所涉及的具体误差项分析如下。（）１内框安装面与内框轴线平行度：内框轴线的延长线指
与其在内框安装面内的投影之间的夹角。这主要是在安装过程中由于测量精度和安装工艺等因素造成的确定性误差。
ＰＣ提供了包含速度和加速度前馈的ＰＤ控制和阶式滤波ＭＡＩ
器，电机和负载的双编码器，能纳入用户开发的伺服算法；ＰＣ具有很强的计算能力，ＭＡ许多数学、辑和超越函数的计逻算都能通过用户程序中的变量和常数进行。
建立误差模型。它的性能指标直接影响到空间飞行器和运载体的控制和导航的精度。因此，研制和使用高精度高可靠性的三轴惯导转台，对于我国航空、航天工业的发展有着重要的意义。三轴转台具有三自由度，提供符合飞行器飞行的偏航（框）外、俯仰（中框）滚动（、内框）运动。以ＤＰ为核心的可编程多轴控制器ＰＡＣ因集成度高、ＳＭ接口简单、开放性好，能实现位置控制、多轴耦合控制等优点，
小圆锥角。造成回转误差的主要因素：台体框架扭转变形造 ①
成的误差，这与框架的扭转刚度和轴承的摩擦系数以及双电机
并行方式和双端口ＲＭ方式与ＰＡｃ机进行双向通讯；并且其绝大部分地址向用户开放，电机信息、包括坐标信息及各种保护信息。在软件方面，ＭＣＰＡ支持各种高级语言．如使用Ｖ．ＣＢＶ，
三轴转台的指向误差指固连在内框架上的单位向量（即引
导装置的参考轴）在转台转动后，，其预期指向与实际指向之间
的角度偏差。向误差实际上是一种空间角度误差标志着导引指
作为ＣＵ，同时控制１Ｐ能 —８个轴，既可单独执行存储于控制器内部的程序，也可执行运动程序和ＰＣ程序，可进行伺服Ｌ还环更新以及串口、总线等多种通讯方式。它可以自动对任务优先级进行判别，从而进行实时多任务处理［１】。在硬件方面，ＭＰＡＣ卡支持多种工作平台，允许在Ｐ、ＣＳＤ、ＭＴＶＥ及ＰＩＣ等不同总线上运行，方便了用户选择主机类
（）２正交度和相交度口：三轴转台坐标系中任意两轴之间１指
的夹角与９角的值。相交度是三轴转台任意两轴回转轴线Ｏ差
间距离的最大值。这也是确定的安装误差项。
（）３回转精度：指轴回转时，轴端运动包络线摆动范围的最
应的控制信号；ＭＡＰＣ可接受各种检测元件的反馈信息，包括测速发电机、电编码器、光光栅、旋转变压器等；提供串行方式、