误差补偿技术及其应用哈工大
哈工大测量学授课课件第5章测量误差的基本知识
Z k1x1 k2x2 kn xn
mZ k12m12 k22m22 kn2mn2
算术平均值
x
l
n
1 n
l1
1 n
l2
1 n
ln
mX
m n
观测值函数中误 差公式汇总
四. 误差传播定律的应用
四. 误差传播定律应用例8
例8：要求三角形最大闭合差f 15"，问用DJ6经
纬仪观测三角形每个内角时须用几个测回？ 2
中误差算例1
中误差算例表5-2
两组观测值中误差图形的比较：
m1=2.7 m2=3.6
两组观测值中误 差图形的比较
m1较小, 误差分布比较集中，观测值精度较高； m2较大，误差分布比较离散，观测值精度较低。
5.3.2 相对误差
例如:丈量两段距离：L1=1000m；L2=80m， 中误差分别为： m1=±20mm ； m2=±20mm， 此时,衡量精度应采用相对中误差，它是中误差绝对值与观测值之比。
即
lim 0
n n
5.3 衡量精度的指标 #观测值的中误差
5.3.1 中误差
测量工作中，用中误差作为衡量观测值精度的标准。
一.用真误差计算中误差的公式
由偶然误差： i X li
标准差公式： lim []
n
n
中误差公式为：
m 21 22 2n []
n
n
观测次数n有限时，用中误差m表示偶然误差的离散情形。
对(a)全微分
dZ
F x1
dx1
F x2
dx2
F xn
dxn
(b)
用偶然误差 、xi 代替微量元素 dz 、dxi 得：
旋转变压器数据融合与误差补偿的FPGA实现
郭闯强 ， 倪风雷 ， 陈 泓， 张 飞 ） （ 哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室 ， 黑龙江 哈尔滨 １ ５ ０ ０ ０ １
Ｒ ｅ ａ ｌ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｄ ａ ｔ ａ Ｆ ｕ ｓ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ Ｅ ｒ ｒ ｏ ｒ Ｃ ｏ ｍ ｅ ｎ ｓ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｆ ｏ ｒ Ｒ ｅ ｓ ｏ ｌ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｎ Ｆ Ｐ ＧＡ ｐ
（ ） 《 机械与电子 》 ２ ０ １ ４ ７
旋转变压器数据融合与误差补偿的 Ｆ Ｐ ＧＡ 实现
Z1 U12 Z2 Z3 U34 Z4 D3 UD34 D4 D7 UD78 D8 D1 UD12 D2
thete_4 3 thete_2 thete_3 2 1 thete_1 0 thete_0 4 thete_5 5 thete_6 6 7 thete_7
１］ 。 补偿的方式进一步提高系统的测角精度 ［
双通道多 极 旋 转 变 压 器 测 角 信 息 的 软 件 处 理 主要包括粗 、 精通 道 数 据 融 合 和 误 差 补 偿 。 对 于 数
２］ ３］ 。精 和 滑 动 区 间 法［ 据融合 ， 主要 有 固 定 区 间 法 ［
通道旋转变压器的 极 数 越 多 ， 对粗通道测角精度的 要求就越高 ， 生产 成 本 就 越 高 ， 因 此， 需要对现有的 方法进行改进 ， 降 低 数 据 融 合 的 条 件 限 制。对 于 误
， ， ， Ｇ Ｕ Ｏ Ｃ ｈ ｕ ａ ｎ ｉ ａ ｎ Ｎ Ｉ Ｆ ｅ ｎ ｌ ｅ ｉ Ｃ Ｈ Ｅ Ｎ Ｈ ｏ ｎ Ｚ Ｈ Ａ Ｎ Ｇ Ｆ ｅ ｉ ｇ ｑ ｇ ｇ ｇ （ ， ，Ｈ ） Ｓ ｔ ａ ｔ ｅ Ｋ ｅ Ｌ ａ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｏ ｆ Ｒ ｏ ｂ ｏ ｔ ｉ ｃ ｓ ａ ｎ ｄ Ｓ ｓ ｔ ｅ ｍ Ｈ ａ ｒ ｂ ｉ ｎ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ａ ｒ ｂ ｉ ｎ １ ５ ０ ０ ０ １， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ｙ ｙ ｙ ｇ ｙ
数控机床误差补偿技术及应用_提高在线检测精度的补偿技术
工艺与检测数控机床误差补偿技术及应用提高在线检测精度的补偿技术天津大学 章 青 刘丽冰 刘又午 北京机床研究所 赵宏林 盛伯浩 摘要 文章利用在机测量运动链分析,提高测头球心的定位精度;同时以特征分析法来处理测头的内部误差。
通过补偿前后与三坐标测量机的实验数据对比,结果表明补偿效果良好。
关键词 在线检测 误差补偿 数控机床1 概述 加工过程的质量监测问题一直受到人们的重视。
制造业如何以低成本、高精度和灵活多变的柔性加工技术迎接二十一世纪的挑战也是人们关心的问题。
质量监控是现代加工技术的重要组成部分,作为加工过程监测手段的在机测头,可对工件安装定位、对刀、刀具磨损或破损以及加工件的形位尺寸等进行有效的监控。
目前针对测量精度问题的研究主要集中在如何提高测头系统的精度[5],当测头作为在机测量工具时,机床的坐标精度直接影响测量精度。
本文通过在机测量过程机床运动链分析,并以特征分析法来处理测头的内部误差,用软件补偿法提高测量精度。
2 在线检测过程的运动链分析 在线检测过程的运动链与加工过程相似,其区别是将刀具替换成测头。
根据机床几何误差补偿技术分析,将包括机床在内的在机测量系统抽象提炼,以低序体阵列形式描述机床拓补结构,通过相邻体的基本变换(包括位置变换矩阵和位移变换矩阵),其形式为(其中:c=cos,s=sin;A k、B k、C k为坐标系间的相对方位角)[AJ K]=c B k c C k-c B k s C k s B k x k (c A ks C k+s A k s B k c C k)(c A k c C k-s A k s B k s C k)-s A k c B k y k(s A k s C k-c A k s B k c C k)(c A k s B k s C k+s A k c C k)c A k c B k z k0001构成计算测头测球中心定位误差模型为R p o1=∏t=u[AJ K]R p k1式中:∏t=u表示多体系统低序体的连乘,R p k={x p k,y p k,Z p k}T为测头测球中心相对于刀具坐标系的坐标值。
误差补偿技术在几何量计量和机械制造中的应用
误差补偿技术在几何量计量和机械制造中的应用摘要：近年来，由于中国社会主义市场经济的发展，信息科技水平进一步提高，并得到了应用。
其中，计量信息技术在机械加工制造行业的应用尤为重要，它不仅可以提高产品质量，而且还可以有效地改善生产效率，提升产品的整体质量。
因此，我们应该充分认识到计量信息技术的重要性，并将其发挥到极致。
关键词：误差补偿；关键技术；几何计量；应用近年来，检测科技取得了长足的进步，为机械生产制造行业的发展提供了强有力的支撑。
然而，目前国内测量技术在实际应用中仍存在不足，无法适应机械生产制造业的需求，也无法达到国家规定的标准，因此，有必要加强科研人员的研究，以提高计量技术的应用效率，为机械生产制造行业的发展提供更多的保障。
一、误差补偿的定义学习自然科学的人都知道错误是一种不可避免的现象，但是可以透过采取有效的措施来减小它的影响。
提升机械制造精度的方法有两种：错误预防法和误差补偿法。
前者采用改变设计和制造过程，从而抵消或减弱可能会存在的错误源；而后者则是采用调整机械加工指令，对机械制造过程实行错误补救，以获得合理的运行轨道，从而提升机械制造的准确度。
经过对原有错误的剖析、计算、总结和研究，构建一个误差数学模型，以期望能够有效地抵消或大幅度减弱当前存在的错误，最终实现人为误差与原有错误的平衡，从而提升零件尺寸准确度。
显而易见，误差补偿技术是一种更具经济效益且能够有效降低加工精度的方法，其优势远超过前者。
为了正确地开展差错赔偿，首先必须全面了解差错的性质及其相互关系，以便更好地剖析其产生的原因，这是整个差错赔偿过程的基础和前提。
只有深入了解各环节差错的特征，才能够制定出合理的预防和补偿措施，从而保证误差补偿技术的效果和合理化。
所以，在实行误差补偿以前，做好误差分析变得尤为重要。
二、误差补偿法分析当零件的精度受到影响时，整个系统中就会出现偏差情况。
为了解决这个现象，采用补偿法可以有效地减少误差，从而达到调节的目的。
精密复杂零件数控加工在线检测误差补偿研究
精密复杂零件数控加工在线检测误差补偿研究发布时间：2021-09-06T11:07:37.133Z 来源：《科学与技术》2021年4月11期作者：张淞[导读] 精密复杂零件制造是一个国家制造业水平的集中体现。
随着我国数控加工张淞航空工业哈尔滨飞机工业集团有限责任公司黑龙江哈尔滨 150000摘要：精密复杂零件制造是一个国家制造业水平的集中体现。
随着我国数控加工技术的飞速发展．人们对在线检测技术提出了更高的要求。
当前国内大量在线检测软件受机床系统、测头品牌等限制，编程烦琐，价格昂贵无法通用。
开发一套宏程序在线检测库，引入数控机床系统，通过调用宏程序并赋值，生成所需要的在线检测程序。
控制加工中心自动完成检测任务．这样不但可以有效提高产品检测精度、效率，还可以大大降低检测成本。
关键词：精密复杂零件数控加工；在线检测误差补偿；前言：制造业装备技术的不断进步，对零件的加工精度和效率等提出了愈来愈高的要求。
与规则零件相比较，复杂曲面零件的设计、加工和精度检测等过程更为复杂，要求有相应的检测技术对不同尺度、不同精度要求的各类复杂曲面加工精度进行检测和保证。
一、精密复杂零件数控加工在线检测原理复杂零件通常由圆柱、圆锥、凸台、凹槽、球、椭圆等几种基本体组合而成．将一个精密复杂零件按不同特征分解为不同的基本体。
在计算机上生成基本体在线检测宏程序，将基本体在线检测宏程序由通信接口传输至数控机床，通过调用基本体在线检测宏程序库中的宏程序并赋值，生成所需要的在线检测程序。
机床伺服系统驱动测头对被测件上的点、线、面、圆孔、圆柱、圆锥、凸台、凹槽、球、椭圆等基本体进行测量，测头测量时发出的触发信号通过测头与数控系统的专用接口转换为数控系统可识别的信号。
数控系统接收信号后，记录下各测量点坐标，对坐标进行处理，最终获得组合体的测量结果。
二、精密复杂零件数控加工在线检测误差补偿1.在线检测系统在误差分析与补偿的科学研究领域上仍然存在着关键性目前国内所开发的在线检测系统的检测对象较为单一，针对复杂曲面的在线检测系统较少，然而复杂曲面的零部件的应用越来越广泛，只能针对简单规则形体（如平面、圆柱等）的在线检测平台不能满足要求。
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。
提高精密凸轮磨削精度集合误差补偿技术
提高精密凸轮磨削精度的几何误差补偿技术范晋伟 副教授范晋伟1 关佳亮1 阎绍泽21.北京工业大学机电学院,北京,1000222.清华大学精密仪器与机械学系,北京,100084 摘要:针对精密凸轮加工中存在的精度问题,推导出凸轮磨削中的理想砂轮中心包络线的求解方程,进而将基于多体系统理论的误差补偿技术与凸轮加工设计方法相结合,研究了理想数控指令的生成方法、砂轮轮廓误差的计算方法、精密数控指令和逆变凸轮廓型的求解算法,在此基础上,开发出凸轮精密磨削过程的误差补偿与动态仿真分析软件。
实验表明,运用该软件生成的精密数控指令以及逆变凸轮廓型,可直接保证凸轮廓型的加工精度,提高凸轮生产效率50%以上。
关键词:误差补偿;多体系统;数控系统;凸轮机床中图分类号:TH137 文章编号:1004—132Ⅹ(2004)14—1223—04T echnology for E nhancing the G rinding Accuracy of Precision C am byG eometric E rror Compensation Method Fan Jinwei 1 Guan Jialiang 1 Yan Shaoze 21.Beijing Polytechnic University ,Beijing ,1000222.Tsinghua University ,Beijing ,100084Abstract :Focus on the grinding accuracy of a precision cam ,the calculation method for ideal envelop curve of grinding wheel center in cam grinding has been derived out.The technology of error compensation based on Multi -Body system and the design method of cam machining were combined together.The calculation methods for ideal NC instructions ,grinding errors and inverse contour of cam ,precision NC instructions were all discussed in detail.Based on the above research work ,the error com pensation and dynamic simulation s oftware for cam precision grind 2ing has been developed.Applying the precision NC instructions or the inverse contour of cam which was generated by the s oftware in cam grinding practice ,the results show that the cam grinding accuracy can be directly ensured and the productive rate can be improved more then 50%.K ey w ords :error compensation ;multi -body system ;NC system ;cam grinding machine收稿日期:2003—09—18基金项目:国家自然科学基金资助项目(50005002);北京市先进制造技术重点实验室资助项目0 引言在彩色套印印刷机中,大量使用精密凸轮来保证各印刷动作的协调性和准确性。
重力仪误差补偿及辅助导航技术研究
A Dissertation for the Degree of M. Eng
Research on the Technology of Gravimeter Error Compensation and Auxiliary Navigation
Candidate: Jiang Xin Supervisor: Prof. Hao Yanling Academic Degree Applied for: Master of Engineering Specialty: Navigation, Guidance and Control Date of Submission: January, 2015 Date of Oral Examination: March, 2015 University: Harbin Engineering UniversityBiblioteka 哈尔滨工程大学硕士学位论文
Thirdly, in order to eliminate the horizontal error of gravimeter stabilized platform, we analyze why the horizontal error angle can generate by deriving the error equation of gyroscope and accelerometer. Combined with the error equations, we design an error correction scheme by using external speed information. Finally, the basic principle of inertial navigation systems is introduced, the error equation of inertial navigation system is derived，and Extended Kalman Filter equations for nonlinear gravitational field model is established. According to issue of gravimeter output delay, we propose a time delay compensation algorithm. Then we calculate the delay time of
航磁补偿中的误差校正及数据采集关键技术研究
Classified Index: TP302U.D.C: 004.9Dissertation for the Master Degree in EngineeringRESEARCH ON KEY TECHNOLOGY OF ERROR CORRECTION AND DATA ACQUISITION IN AEROMAGNETIC COMPENSATIONCandidate：Yazhuo WangSupervisor：Prof. Xiamu NiuAcademic Degree Applied for：Master Degree in Engineering Speciality：Computer Science and Technology Affiliation：Shenzhen Graduate SchoolDate of Defence：December, 2014Degree-Conferring-Institution：Harbin Institute of Technology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要航空磁探测是一种基于航空平台的磁法测量技术，广泛用于地质构造、磁性填图、城市和工程稳定性等勘探任务。
航磁补偿是航空磁探系统数据处理的关键环节，目的是消除航空平台本身产生的干扰磁场，获得准确地磁场数据。
本文以提升航磁补偿精度为目标，对航磁补偿中的传感器误差校正技术和数据采集技术展开研究，提出了改进磁通门姿态测量精度的融合算法，并设计开发了基于PXI 平台的数据采集及处理系统，解决了航磁数据采集系统中的接口和同步等关键问题，为高精度航磁补偿提供了可靠的保障。
针对航磁补偿系统的关键测量数据—方向余弦的获取方法与误差模型展开研究，在深入分析磁通门传感器的工作原理的基础上，对磁通门测量磁场方向角的误差来源进行了分析和建模，提出了基于Bisquare的线性回归校正算法，算法采用householder矩阵分解辨识误差参数，具有高精度、高时效的优点；提出了基于数据融合技术的提升算法，能够得到更高精度的方向余弦数据。
误差补偿技术与其应用哈工大
4.3 典型机床结构热变形误差建模与预测技术
建模流程
①提高新机床精度 ②提升老机床精度
第19页
4.3 典型机床结构热变形误差建模与预测技术
温度传感器的布 置
第20页
4.3 典型机床结构热变形误差建模与预测技术
测量各温度传感器的温度变化曲线
第21页
4.3 典型机床结构热变形误差建模与预测技术
-4400 -4000 -3600 -3200 -2800 -2400 -2000 -1600 -1200 -800 -400
Y (mm)
补偿前
反向 正向
0 h.
0.9 h.
1.8 h.
2.5 h.
3.4 h.
4.2 h.
5.0 h.
5.9 h.
补偿后
反向 正向
0.0 h.
0.2 h.
0.8 h.
1.5 h.
铂电阻温度传感器Pt100； 电压输出型温度变送器STWB-X100T； USB2015型号的数据采集卡 。
误差综合补偿系统原理
3、第三手轮在西门子840D PL系统中的应用
Simodrive 611D驱动的编码器接口 （X412 或者X411） MD 11342=4 ；MD11344=1 ； MD30130=1 ；MD30240[0]=1 ；
重型数控机床误差补偿技术的研究与应用
第1页
提纲
一、课题的研究背景 二、现有数控系统误差补偿功能 三、重型数控机床误差补偿的主要难点 四、本课题的主要研究内容
第2页
1 研究背景
滑枕热变形严重——进给 方向
开式结构、较大运 动空间造成几何误 差明显
导轨静压油温升明显造成 热变形
实验力学误差和分析数据处理方法(哈尔滨工业大学)
2019/10/20
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3.1.4.误差的分类
粗大误差：
表现：出现和分布无规律，数值反常，范围局限等。
系统误差：测量过程中按某种规律变化或数值恒定不变 的误差。
表现：相同符号，对结果有累积影响，周期性出现等。
产生原因：仪器误差、条件误差、方法误差、力学模型 的误差、实验者的主观因素。 随机误差： 表面上看无规律，但测量次数多了以后，服从正态分布。
肖维纳准则数值表
2019/10/20
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3.格拉布斯(Grubbs)准则
当样本容量较小时，以t分布的格拉布斯方法进行鉴定。 按危险率α和子样容量n求T(n,α) ，如某数据满足
则该数据剔除。
xi x T (n, )
通常怀疑最大和最小数据是异常的，其具体方法如下：
选定危险率α 。
n
n
(xi x)2
di2
i1
n 1
i1 n 1
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A 正确定低， 精密度高
B 正确定低， 精密度低
C 正确定高， 精密度高
精确度：是对测量数据的精密度和正确度的综合评 定。精确度高，说明测量数据比较集中而且靠近真 值。即测量的随机误差与系统误差都比较小。
2019/10/20
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3.2 误差分析
3.2.1 随机误差的分布
对于大量重复测定，测量值的随机误差服从正态分布。
y(x)
1
x2
e h e 2 2
h2x2
2
h 1
2
x 随机误差；
y－h－精确度指数。
h越大，小误差出的机 会多，试验精度较高； h越小，曲线越平坦。
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VEC（Volumetric Compensation System）
美国国家制造科学中心，VALMT联合行动（API、Boeing、Siemens、Mag Cincinnati） 第 4页
重型数控机床误差补偿技术的研究与应用
第 1页
提 纲
一、课题的研究背景
二、现有数控系统误差补偿功能 三、重型数控机床误差补偿的主要难点 四、本课题的主要研究内容
第 2页
1 研究背景
滑枕热变形严重——进给 方向 导轨静压油温升明显造成 热变形
开式结构、较大运 动空间造成几何误 差明显
立柱热倾斜误差明显
检测与验证大惯量移动部件伺服驱动动态误差；
第14页
4.2 大惯量运动部件伺服驱动误差预测与补偿技术
UG三维模型 ADAMS机构模型
仿真分析模型及结果
修改模型参数
Simulink建立控制子 系统
构建基于ADAMS、Simulink的数控机床联合动力学仿真模 型
输入仿真系统的参数 并仿真
系统建模与仿真总体结构流程图
4.4 重载负荷变形误差建模与补偿技术
滑枕下垂变形有限元分 析
第30页
4.4 重载负荷变形误差建模与补偿技术
研制了主轴组件变形误差自动补偿装 置 液压补偿：
拉紧缸
钢丝绳 静压油膜控器数字电液比例溢流阀滑枕行程(mm) 补偿后最大值0.02mm 补偿前最大值0.25mm 滑枕倾斜量(mm)
第 5页
4 本课题的主要研究内容
大尺寸空间几何误差高效测量与辨识技术 大惯量运动部件伺服驱动误差预测与补偿技术 典型机床结构热变形误差建模与预测技术技术 重载负荷变形误差建模与补偿技术
动态综合误差补偿系统集成技术
第 6页
4.1 大尺寸空间几何误差高效测量与辨识技术
重型数控机床主要误差源及其影响因素
定位误差 X向直线度误差 Z向直线度误差
冷机
7小时后
0.02mm 0.25mm 0.02mm 0.41mm 0.03mm 0.25mm
y 轴 x 向 直 线 度 误 差
y 轴 z 向 直 线 度 误 差
第23页
4.3 典型机床结构热变形误差建模与预测技术
热误差的测量
测量条件：650rpm； 1000mm/min 6~7.5小时/1小时； 机床型号：TH6920
垂度补偿/交叉轴补偿
坐标轴间的补偿，每对基础轴和补偿轴一个补偿文件，可用于双向螺补
跟随误差补偿
速度前馈，转矩前馈，在三环优化的基础上，通过修改相应机床参数来实现
摩擦/过象限补偿
静摩擦大于动摩擦，坐标轴过象限尖角，给速度环输入附加脉冲，手动/神经网络调整方法
Siemens VCS（Volumetric Compensation System）/ Fanuc 3D Compensation
测量各温度传感器的温度变化曲线
第21页
4.3 典型机床结构热变形误差建模与预测技术
热误差的测量
测量条件：650rpm； 1000mm/min 6~7.5小时/1小时； 机床型号：TH6920
X 轴 定 位 误 差
X轴
定位误差 Y向直线度误差 Z向直线度误差
冷机
0.25mm 0.02mm 0.06mm
149厂应用效 果
第12页
4.1 大尺寸空间几何误差高效测量与辨识技术
149厂应用效果
经过误差补偿技术的应用，使得上海航天设备制造总厂购买的落 地铣镗床的精度得到恢复和提高，能够加工神州系列的关键零件。
第13页
4.2 大惯量运动部件伺服驱动误差预测与补偿技术
建立动力学模型与动态跟踪误差模型；
3 重型数控机床误差补偿的主要难点
1 机床大尺寸空间内几何误差的检测问题 结构尺寸大、行程大 载荷重 运动环节多 大范围小误差 检测 误差产生因素多 2 机床大尺寸空间内几何误差的建模问题 预测精度 计算效率 3 重型数控机床热误差的检测与建模问题 滑枕定位误差明显； 检测-辨识-分离-建模 4 重型数控机床移动部件质量大 载荷变形 伺服误差 5 重型数控机床误差补偿实现策略问题 国外系统相对封闭 补偿模块如何集成到CNC系统
补偿后 反向 正向
0.04 0.02 0.00 -0.02 -0.04 -0.06 -0.08 -0.10 -0.12 -0.14 -0.16 -0.18 -0.20 -0.22 -0.24 -0.26 -4400 -4000 -3600 -3200 -2800 -2400 -2000 -1600 -1200 -800 -400 0
调整后 0.0760mm 0.0460mm 0.0710mm
149厂实验结果
X Y
W 1.1970mm
第18页
4.3 典型机床结构热变形误差建模与预测技术
建模流程
①提高新机床精度
②提升老机床精度
第19页
4.3 典型机床结构热变形误差建模与预测技术
温度传感器的布 置
第20页
4.3 典型机床结构热变形误差建模与预测技术
振动误差
其它误差...
轮廓误差
重载变形误差
·机床重载负荷变形 ·重心变化
4.1 大尺寸空间几何误差高效测量与辨识技术
多体系统理论
几何误差模型
第 8页
4.1 大尺寸空间几何误差高效测量与辨识技术
几何误差检测与辨识实验
z
“9线法”辨识的测量数 据
5
2
7
8
9
O(0, 0, 0)
4
3
1
y
九线法的测量 原理示意图
第 3页
2. 现有数控系统误差补偿功能
反向间隙补偿
坐标轴/主轴换向误差，西门子840D中MD32450
螺距误差补偿
滚珠丝杠制造工艺不理想，线性补偿，数据文件，按轴补偿，各轴互不影响，无方向性
温度补偿
补偿温度变化导致的机械变形，两次线性假设，MD32750，SD43900，SD43910，SD43920
W 轴 定 位 误 差
W轴
定位误差
冷机 0.05mm
7小时后 0.28mm
X向直线度误差
Y向直线度误差
0.01mm
0.02mm
0.32mm
0.11mm
W 轴 Y 向 直 线 度 误 差
W 轴 X 向 直 线 度 误 差
第24页
4.3 典型机床结构热变形误差建模与预测技术
热关键点优化选 择
第25页
dX (mm)
dW (mm)
0.00 -0.05 -0.10 -0.15 -0.20 -0.25 -0.30 -4400 -4000 -3600 -3200 -2800 -2400 -2000 -1600 -1200 -800 -400 0
0 h. 0.9 h. 1.8 h. 2.5 h. 3.4 h. 4.2 h. 5.0 h. 5.9 h.
基本程序
ISA总线 PCI总线
VDI译码 外部通讯 NC功能
工件加 工程序
CNC控制器 输入 输出
机床 温度传感器
PC机
840D数控系统 PLC NCK
激光测量
COM接口 USB接口
P总线 K总线 PC 适配器 MPI OPI COM模块
操作系统 MCP
（PC与PLC及NCK通信的连接方式）
2、关键点温度的采集
7小时后
0.55mm 0.11mm 0.3mm
X 轴 y 向 直 线 度 误 差
X 轴 z 向 直 线 度 误 差
第22页
4.3 典型机床结构热变形误差建模与预测技术
热误差的测量
测量条件：650rpm； 1000mm/min 6~7.5小时/1小时； 机床型号：TH6920
y 轴 定 位 误 差
Y轴
补偿前 反向 正向
0 h. 0.9 h. 1.8 h. 2.5 h. 3.4 h. 4.2 h. 5.0 h. 5.9 h.
补偿后 反向 正向
0.0 h. 0.2 h. 0.8 h. 1.5 h. 2.2 h. 3.0 h. 3.5 h. 4.2 h.
0.0 h. 0.2 h. 0.8 h. 1.5 h. 2.2 h. 3.0 h. 3.5 h. 4.2 h.
实验验证
N
结果满意？ Y 输出结果
ADAMS模型
第15页
4.2 大惯量运动部件伺服驱动误差预测与补偿技术
仿真与实验结果对比
直线插 补
第16页
4.2 大惯量运动部件伺服驱动误差预测与补偿技术
仿真与实验结果对比
圆弧插补
第17页
4.2 大惯量运动部件伺服驱动误差预测与补偿技术
跟随 误差
调整前 1.2030mm 1.1970mm
第34页
4.5 动态综合误差补偿系统集成技术
方案一：手轮干预功能进行补偿（针对现有重型机床）
1、机床坐标位置的实时获取
DB用户接口 DB内部接口 用户程序
CP通讯处理卡 5411/5511/5611
DRF接口 坐标位置 补偿脉冲 综合补 偿系统 输出 光耦、差 分电路 误差综合 数学模型 几何误差、热误 差元素计算 输入 温度 A/D采集板 几何误差 热误差 误差辨识 误差元素数据库
数字点位非线性补偿系统
滑枕倾斜补偿前后曲线图
4.4 重载负荷变形误差建模与补偿技术
立柱前倾补偿原理
第32页
4.4 重载负荷变形误差建模与补偿技术
应用于大连一重定制的TKC-1