[发明专利]基于CPS的重型数控机床热误差补偿控制系统及热误差补偿方法

摘要

本发明公开了一种基于CPS的重型数控机床热误差补偿控制系统及热误差补偿方法，所述热误差补偿控制系统包括：嵌入式采集卡：用于采集机床测点的温度信息、机床主轴刀尖的位移热误差，并对数据经过预处理后发送至运算控制器；运算控制器：用于根据接收的温度数据代入预测数学模型计算热误差预测值，并根据制定的补偿策略将热误差预测值处理为实时补偿值，并把热误差预测值和实时补偿值通过无线网络上传至云端服务器，所述预测数学模型和补偿策略通过无线网络接收远程更新；数控连接器；用于将接收的实时补偿值通过NCUC总线输入机床数控系统，机床数控系统在运行加工G代码时读取实时补偿值，并控制机床X、Y、Z轴移动。

主权项

1.一种基于CPS的重型数控机床热误差补偿控制系统，其特征在于：所述热误差补偿控制系统包括：嵌入式采集卡(A)：用于采集机床测点的温度信息、机床主轴刀尖的位移热误差，将采集的数据通过无线网络上传至云端服务器，并对数据经过预处理后发送至运算控制器(B)；所述嵌入式采集卡(A)包括：传感器(1)：用于实时采集机床测点的温度信息、机床主轴刀尖的位移热误差；数据汇集单元(9)：用于收集汇总全部传感器实时采集的温度信息和位移热误差；网络通信单元(12)：用于将采集的全部数据通过无线网络上传至云端服务器；数据存储单元(8)：用于将采集的全部数据存储在本地SD卡中作为备份；数据处理单元(2)：用于对采集的全部数据进行预处理，选择关键测点的温度信息传输到运算控制器(B)；运算控制器(B)：用于根据接收的温度数据代入预测数学模型计算热误差预测值，并根据制定的补偿策略将热误差预测值处理为实时补偿值，随后把实时补偿值发送至数控连接器(C)，并把热误差预测值和实时补偿值通过无线网络上传至云端服务器，所述预测数学模型和补偿策略通过无线网络接收远程更新；所述运算控制器(B)包括：热误差预测单元(3)：用于根据接收的温度信息，通过预测数学模型计算出热误差预测值；补偿策略执行单元(4)：用于根据制定的补偿策略，将热误差预测值处理为实时的热误差补偿值，并将实时补偿值传送到数控连接器(C)；模型通信单元(17)：用于将历次预测值和补偿值上传到云端服务器作数据分析使用，并接收预测数学模型和补偿策略的更新信息；预测存储单元(18)：用于将历次预测值和补偿值存储在本地SD卡作为备份；热误差预测单元(3)凭借模型通信单元(17)与云端服务器通信，云端服务器根据大量数据分析评价预测模型在当前环境下的适用性，并通过网络发送新模型到运算控制器(B)，双方依靠已经制定好的协议在合适的时机通过IAP技术实现模型更新；数控连接器(C)；用于将接收的实时补偿值通过NCUC总线输入机床数控系统(11)，所述机床数控系统(11)在运行加工G代码时读取实时补偿值，并控制机床X、Y、Z轴移动。