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随动磨削曲轴表面异常轮廓误差去除方法

振动．测试与诊断 2017年第6期37卷 1114-1119页

作者：盛晓伟房小艳徐洋孙以泽东华大学机械工程学院上海201620 上海机床厂有限公司技术中心上海200093

在高精度随动曲轴磨床中,为控制曲轴加工轮廓误差常采用预补偿的方法,如果测量时工件上有磨屑、毛刺等干扰将在测量结果中引入明显的异常轮廓,采用传统的高斯滤波器对数据进行处理将极大地影响轮廓误差的补偿精度,甚至导致废品出现。针... 详细信息

在高精度随动曲轴磨床中,为控制曲轴加工轮廓误差常采用预补偿的方法,如果测量时工件上有磨屑、毛刺等干扰将在测量结果中引入明显的异常轮廓,采用传统的高斯滤波器对数据进行处理将极大地影响轮廓误差的补偿精度,甚至导致废品出现。针对这一问题,给出了适用于闭轮廓的高斯滤波器、Rk滤波器和鲁棒高斯回归滤波器的理论模型。分别应用3种滤波器,对比分析结果可知,鲁棒高斯回归滤波器去除异常轮廓误差效果最理想,并通过人为改变异常轮廓的尺度,进一步验证鲁棒高斯回归滤波器的适应性和可靠性。该滤波方法集成到随动曲轴磨床软件中,实现异常轮廓的自动去除,提高了补偿效率,有效保证了曲轴磨削轮廓的误差精度。

关键词：鲁棒高斯回归滤波器轮廓误差曲轴随动磨削

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空间曲线轮廓误差实时估算与补偿方法研究

四川大学学报（工程科学版） 2015年第1期47卷 215-222页

作者：肖晓萍殷国富四川大学制造科学与工程学院四川成都610065 西南科技大学工程技术中心四川绵阳621010

为提高复杂轮廓线的加工精度,提出一套轮廓误差实时估算及误差补偿算法。该算法通过当前刀位点数据,建立局部搜索的曲线实时轮廓误差模型,结合数控机床伺服控制系统,利用数控插补器输出位置,采用Z变换预测各运动轴在下一时刻的输出值并... 详细信息

为提高复杂轮廓线的加工精度,提出一套轮廓误差实时估算及误差补偿算法。该算法通过当前刀位点数据,建立局部搜索的曲线实时轮廓误差模型,结合数控机床伺服控制系统,利用数控插补器输出位置,采用Z变换预测各运动轴在下一时刻的输出值并估算其轮廓误差,运用泰勒级数求解各运动轴的补偿值,并将其送入伺服系统输入端,从而实现加工过程中轮廓误差的实时补偿。以空间直线、圆柱螺旋线和B样条曲线为例,构建其轮廓误差模型并进行仿真分析,最后对"S"形B样条曲线进行实验验证。结果表明,该方法能有效地控制空间曲线的轮廓误差。

关键词：空间曲线轮廓误差局部估算泰勒级数误差补偿

X-Y直线电机精密运动平台的轮廓误差主动补偿

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光学精密工程 2019年第7期27卷 1536-1543页

作者：王荣坤于作超王杰华侨大学信息科学与工程学院

为了减小X-Y直线电机精密运动平台同步控制的轮廓误差,提高系统的控制精度,针对传统交叉耦合控制结构的不足,提出多电机控制系统的轮廓误差主动补偿结构。首先,以永磁同步直线电机为例分析单轴伺服定位跟踪误差,指出跟踪误差和位置参考... 详细信息

为了减小X-Y直线电机精密运动平台同步控制的轮廓误差,提高系统的控制精度,针对传统交叉耦合控制结构的不足,提出多电机控制系统的轮廓误差主动补偿结构。首先,以永磁同步直线电机为例分析单轴伺服定位跟踪误差,指出跟踪误差和位置参考有关,结合实际工况中参考指令的扰动,将耦合补偿量最终统一为参考指令的校正加入到系统中,提出轮廓误差主动补偿结构,将轮廓误差补偿量分别补偿到各轴伺服的位置环和速度环,并通过仿真和实验进行验证。结果表明:采用主动补偿方法的X-Y两轴运动平台跟踪大曲率复杂轨迹的轮廓误差平均值为20.68μm;单轴跟踪误差最大值为70μm。相比传统交叉耦合控制结构,主动补偿结构轮廓误差精度提高了15.5%,同时降低了单轴的跟踪误差,并能抑制参考指令扰动。

关键词：轮廓误差主动补偿 X-Y运动平台直线电机跟踪误差

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五轴机床加工零件轮廓误差预测方法

西安交通大学学报 2020年第2期54卷 9-15页

作者：吕盾刘青刘沛汤洪涛赵万华卢秉恒西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室西安710054 科德数控股份有限公司辽宁大连116600

研究了五轴机床进给轴实际位置预测方法和零件轮廓误差求解方法,在此基础上提出了五轴机床加工零件轮廓误差预测方法。机床进给轴实际位置的预测,通过辨识选定机床进给轴传递函数和读取待加工零件插补指令、将各轴指令输入各轴传递函数... 详细信息

研究了五轴机床进给轴实际位置预测方法和零件轮廓误差求解方法,在此基础上提出了五轴机床加工零件轮廓误差预测方法。机床进给轴实际位置的预测,通过辨识选定机床进给轴传递函数和读取待加工零件插补指令、将各轴指令输入各轴传递函数获得。零件轮廓误差的求解,通过正运动学变换求解工件坐标系下待加工零件的指令位置轨迹和实际位置轨迹、求解二者之间的轮廓误差来实现。以S形试件为加工零件,以科德KMC600S UMT五轴铣车立式复合加工中心为加工机床,预测了S缘条直纹面A的轮廓误差。刀尖位置误差和刀轴姿态误差引起的零件轮廓误差随着直纹面的位置变化,误差分别在0.04 mm和±7×10^-5 rad内。研究结果表明:建立的五轴机床加工零件轮廓误差预测方法,可以在加工前实现零件轮廓误差的精确预估,提前判断选定机床是否能够满足零件轮廓误差的要求,为优化加工参数、保证高速加工下的零件轮廓精度提供依据。

关键词：五轴数控机床轮廓误差精度预测 S形试件

基于数字孪生的多轴数控机床轮廓误差抑制方法

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计算机集成制造系统 2021年第12期27卷 3391-3402页

作者：张雷刘检华庄存波王勇天津商业大学机械工程学院天津300134 北京理工大学机械与车辆学院北京100081 北京理工大学长三角研究院(嘉兴) 浙江嘉兴314000

针对数控机床高速高精加工过程中轮廓误差控制难的问题,提出一种基于数字孪生的轮廓误差抑制方法,并以数控机床的关键执行部件——多轴进给系统为具体对象,构建面向轮廓误差的“建模-预测-控制”闭环抑制技术框架。该方法针对多轴进给... 详细信息

针对数控机床高速高精加工过程中轮廓误差控制难的问题,提出一种基于数字孪生的轮廓误差抑制方法,并以数控机床的关键执行部件——多轴进给系统为具体对象,构建面向轮廓误差的“建模-预测-控制”闭环抑制技术框架。该方法针对多轴进给系统多属性交叉耦合的特点,建立其高保真数字孪生体,并通过数字-物理空间的多粒度信息传递,实现跨时间尺度下数字孪生体与物理实体在不同维度的虚实精确同步。通过对数字孪生体进行降阶表征,建立轮廓误差多因素动态影响关系模型,融合多粒度信息实现对轮廓误差的动态预估。基于轮廓误差动态预估结果,提出轮廓误差综合抑制方法,实现对时变运动控制参数下多轴进给系统的插补控制。最后,通过小型三轴数控机床的虚实同步运动实验,验证了所提方法的有效性。

关键词：数字孪生数控机床进给系统轮廓误差误差抑制

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基于双深度神经网络的轮廓误差补偿策略研究

机械工程学报 2019年第3期55卷 130-137页

作者：喻曦赵欢李祥飞丁汉华中科技大学数字制造装备与技术国家重点实验室武汉430074

五轴数控机床的加工精度通常由轮廓误差指标来衡量。传统的轮廓误差降低策略主要包括精确的轮廓误差估计和有效的轮廓控制器设计。然而,传统策略存在刀具路径轮廓误差在线估计或控制器设计复杂等问题。为此,从机床输入驱动指令和输出末... 详细信息

五轴数控机床的加工精度通常由轮廓误差指标来衡量。传统的轮廓误差降低策略主要包括精确的轮廓误差估计和有效的轮廓控制器设计。然而,传统策略存在刀具路径轮廓误差在线估计或控制器设计复杂等问题。为此,从机床输入驱动指令和输出末端位姿的映射出发,针对五轴数控机床加工大批量工件提出基于数据驱动的轮廓误差补偿策略。调整PID控制器参数保证系统单轴伺服的稳定跟踪,同时采集各伺服轴的输入指令和机床的实际输出位姿。针对五轴数控机床的刀具位姿和刀轴方向分别搭建位姿和方向两个深度神经网络,并基于数据训练所得的神经网络模型预测系统新的输入参考指令。采用五轴刀具路径开展轮廓跟踪试验。试验结果表明:所提出的基于深度神经网络的轮廓误差补偿策略不需要刀具路径轮廓误差的在线估计和控制器的有效设计,即可有效降低刀具路径的位置和方向轮廓误差。

关键词：参考输入轮廓误差轮廓控制深度神经网络

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基于FIR滤波的拐角轮廓误差精确插补算法

计算机集成制造系统 2021年第1期27卷 172-181页

作者：李冬冬张立强杨乐上海工程技术大学机械与汽车工程学院上海201620

在加工短线段时,可以采用高阶样条曲线进行插补来平滑拐角,使得机床在加工路径的拐角处实现连续不间断进给运动,但无法精确控制拐角轮廓误差。针对该问题,进行基于有限脉冲响应(FIR)滤波的拐角轮廓误差精确插补算法研究。利用FIR滤波器... 详细信息

在加工短线段时,可以采用高阶样条曲线进行插补来平滑拐角,使得机床在加工路径的拐角处实现连续不间断进给运动,但无法精确控制拐角轮廓误差。针对该问题,进行基于有限脉冲响应(FIR)滤波的拐角轮廓误差精确插补算法研究。利用FIR滤波器,对速度和加速度滤波进行三次滤波,生成平滑的高阶参考轨迹,通过调节进给脉冲的重叠时间,精确控制拐角轮廓误差。通过与点对点插补算法实验进行对比分析,结果表明基于FIR滤波控制连续拐角轮廓误差的插补算法加工时间相比传统点对点插补算法减少8.4%,加工质量得到了提高。

关键词：有限脉冲响应轮廓误差插补振动机床加工

基于双目视觉的数控机床动态轮廓误差三维测量方法

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机械工程学报 2019年第10期55卷 1-9页

作者：刘巍李肖李辉潘翼贾振元大连理工大学机械工程学院

轮廓误差是评估数控机床动态性能的重要指标。定期检测和标定数控机床动态轮廓误差对于稳定机床加工精度至关重要。针对采用现有单一测量手段所测的动态轮廓误差轮廓范围小、维数低、轨迹形式受限等问题,提出基于双目视觉的机床轮廓误... 详细信息

轮廓误差是评估数控机床动态性能的重要指标。定期检测和标定数控机床动态轮廓误差对于稳定机床加工精度至关重要。针对采用现有单一测量手段所测的动态轮廓误差轮廓范围小、维数低、轨迹形式受限等问题,提出基于双目视觉的机床轮廓误差测量方法,实现数控机床任意轨迹轮廓误差三维高精度测量。具体包括设计基于高精度强化特征和高均匀光照的便携式合作靶标以准确表征机床运动位置信息,实现靶标与工作台的高精度安装以及强化特征的高质量成像;利用偏心补偿算法准确定位强化特征图像二维位置,解决圆型强化特征成像仿射畸变为椭圆问题,提高图像处理与机床位置的视觉定位精度;提出基于相机成像全局建模的测量基准位姿变换方法,准确完成数据转换并求解机床轮廓误差。以五轴数控机床平面插补的三叶玫瑰轨迹为研究对象,搭建轮廓误差视觉测量系统并开展测量试验。以平面光栅测量结果为标准验证视觉求解精度。结果表明,在1 500 mm/min进给速度下视觉轮廓误差求解误差为9.79μm,平均测量误差为3.36μm。

关键词：双目视觉轮廓误差五轴数控机床图像处理机床误差

基于数字孪生模型的轮廓误差估计和预补偿方法

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计算机集成制造系统 2024年第11期30卷 3825-3835页

作者：梅乐黄华支晓波黄亮兰州理工大学机电工程学院甘肃兰州730050

针对数控机床进给系统的轮廓误差影响加工精度问题,提出一种基于数字孪生模型和交叉耦合相结合的轮廓误差预测与预补偿方法。该方法针对数控进给系统的多领域交叉耦合的特点,首先构建了机电一体化的联合仿真机理模型,同时基于融合了SE... 详细信息

针对数控机床进给系统的轮廓误差影响加工精度问题,提出一种基于数字孪生模型和交叉耦合相结合的轮廓误差预测与预补偿方法。该方法针对数控进给系统的多领域交叉耦合的特点,首先构建了机电一体化的联合仿真机理模型,同时基于融合了SE注意力机制(SE)的卷积循环神经网络(CNN-BiLSTM)和交叉耦合补偿构建了数据驱动补偿模型,二者共同构成了进给系统数字孪生模型。其次,通过数据驱动模型预测轮廓误差,同时基于预测结果对数字孪生模型进行预补偿。最后将数字孪生模型预估的轮廓误差与预补偿得到的耦合控制增益更新到实际进给系统的控制部分,提高了轮廓的控制性能。通过实验在进给系统上验证了轮廓误差预测与预补偿的可靠性,同时利用虚实同步实验验证了实际轮廓误差补偿的有效性。与补偿前相比,相对误差均保持在6%以下。结果表明:该方法能够有效的预测并控制轮廓误差,在精密运动控制领域有良好的应用前景。

关键词：数字孪生进给系统注意力机制轮廓误差误差补偿