基于西门子PLC的智能工业机电一体化机床控制研究

针对机床加工精度低和稳定性差的问题，提出以数控机床为研究对象，设计一种基于PLC的智能工业机电一体化机床控制系统。首先构建热误差建模算法，然后通过PLC实现热误差的补偿控制调节，可提高机床的加工精度和稳定性。具体实现为，由状态信息采集模块实现机床温度的测量；再在上位机数据处理模块中，通过建立机床温度与热误差同步测量系统，实现对热误差值的预测；再将预测值输入PLC控制模块，由PLC控制程序完成热误差预测值的补偿；并且对SIEMENS系统温度补偿功能的热误差补偿方法进行了研究。实验结果证明：在热误差补偿功能开启后，热误差最大值降低了78.9%。由此可知，本研究构建的机床控制系统可有效提高机床的加工精度以及稳定性，在实际应用中具有可行性。     

工业设备中高精密齿轮加工误差补偿技术研究

在以修正量为基础进行高精密齿轮加工误差补偿时,主要依托于无偏估计法进行计算,使得补偿处理后齿形法向偏差依旧较大。为此,提出工业设备中高精密齿轮加工误差补偿技术。首先深入分析工业设备中高精密齿轮加工模式,建立齿轮加工模型。然后采用离散化分析方法对比理论齿面与实际齿面,测量齿面加工存在的误差。最后建立关联函数,描述机床调整参数和齿形偏差之间联系,生成齿形误差敏感系数矩阵,与比例修正参数相结合计算修正量,再通过数控程序实现加工误差补偿。实验结果表明：补偿前左、右齿形最大法向偏差分别为23.7μm和4.8μm,补偿后齿形的最大法向偏差均小于0.1μm,表明所提技术可提升齿轮加工精度。     

基于轮廓最优圆逼近方法的轮廓误差控制

设计并实现了基于轮廓最优圆逼近方法的轮廓误差估计模型,该模型克服了常规方法对于任意加工曲线,廓误差计算过程复杂、计算量大、难以应用到实时任务的缺点,通过实时读取数控机床的位置反馈值和插补器的指令数据估算出轮廓误差值,结合双模糊变论域自适应控制算法,应用于两轴数控系统并实时补偿各单轴控制器,实现对复杂加工过程轮廓误差实时估算并补偿。在实验数控机床上加工两种典型轮廓,对比实验表明,所提出的基于轮廓最优圆逼近方法的双模糊变论域轮廓误差控制方法能有效减小加工轮廓误差,有更高的轮廓精度。     

数控车床定位精度的激光检测法

数控机床的定位精度是反映数控机床控制特性和加工质量的重要指标,直接决定着零件的加工精度。如果机床的定位精度超差,则会导致加工出的零件不合格,这也直接影响了数控机床性能与功能的发挥。为了快速、准确检测出机床的定位误差并进行误差补偿,阐述了利用双频激光干涉仪进行数控机床定位精度检测的方法。     

数控回转工作台的几何误差测量和建模

作为五轴数控机床的关键零部件,数控回转工作台能够实现C轴和A轴的回转进给与定位,其精度在很大程度上决定了数控机床的加工精度。以此为研究背景,建立了回转工作台的空间误差模型,对回转工作台的几何误差进行测量,并建立了误差补偿的数学模型,为最终进行机床的误差补偿提供依据,从而实现数控加工中心加工精度的提高。     

微纳加工中高精度环境温度控制系统的设计

统计表明,在微纳加工领域中,由于热变形引起的误差占总误差的40％ ～ 70％,已经成为制约微纳加工发展的主要因素之一.本系统采用基于PLC的增量式数字PID控制方法,实现对微纳加工控制过程中环境温度的高精度控制.利用LabVIEW软件编程灵活的特点,设计控制系统界面,通过RS485接口实现计算机对PLC的实时监控,保存测量数据,实时进行精度分析.经长时稳定试验,本系统可以实现±0.05℃/24 h的控制精度(24 h内温度波动不超过±0.05℃),满足高精度加工系统的温度控制需求.     

数控机床反向误差测定评价及补偿

建立了反向误差补偿的数学模型,提出了数控机床的反向误差的软件补偿方法.对补偿前后的反向误差进行了精度评价,结果表明,经过反向误差的软件补偿,数控机床位置误差降低,实现了机床精度的软升级.     

基于LabVIEW数控机床几何误差补偿的研究方法

介绍一种由软件、硬件控制的数控机床几何误差补偿。误差补偿的原理主要是运用多体系统运动学理论建立机床几何误差模型,用硬件控制固化在程序存储器内的误差补偿程序完成补偿任务,并通过RS-232C实现数控机床与Windows平台通信与数据交换。     

基于复杂曲面的多轴数控加工非线性误差的控制研究

通过分析非线性误差及其对多轴数控加工的影响,提出了基于复杂曲面的多轴数控加工中非线性误差的控制方法,以期为提高多轴数控机床的加工精度贡献力量。     

数控机床几何误差检测补偿技术

在分析机床几何精度影响因素的基础上,深入研究数控机床几何误差的检测和补偿原理,为通过误差补偿技术提高数控机床精度提供测量方法和补偿依据。     

基于激光干涉仪反馈的数控系统在线补偿接口开发

运用激光干涉仪对进给轴直线度误差进行在线补偿,对于进一步提高数控机床的加工精度具有重要意义;针对激光干涉仪在数控系统应用的在线补偿接口通讯要求,以MCV—500激光干涉仪和SINUMERIK 840D数控系统为基础,研究构建接口开发平台,设计基于MFC多线程技术实现动态数据采集与在线补偿同步实现的原理,给出串口通讯在数据采集中的实现方式,探讨了偏差补偿量的编码方式及对数控系统的复合控制方法,实现激光干涉仪与数控系统之间的融合;量后以自开发的直线电机进给轴试验台为对象,给出了直线度误差在线补偿的具体实例,直线度偏差由补偿前的36.6μm降至14.5μm,验证了基于激光干涉仪开发数控系统在线补偿接口的可行性。     

基于三角形二叉树LOD模型的自由曲面实时加工仿真算法

为提高自由曲面数控加工仿真的效率和精度,提出一种基于层次细节模型(LOD)控制的自由曲面数控加工仿真新方法.本算法采用Z-map模型表达工件,设计并实现了基于三角形二叉树的切削算法.采用了基于三角形二叉树的LOD模型控制数控加工实时显示过程中渲染的多边形数量,减少不必要的计算时间,从而在满足给定精度的基础上,提高仿真的速度和效率,达到较好的实时仿真效果.最后通过实验验证了算法的有效性和可行性.     

基于视觉定位的数控机床智能刀柄系统

针对航天领域某大型工件人工配打孔劳动成本高、制造效率低等问题,提出了一种基于视觉定位的智能刀柄系统,利用视觉算法对大型工件的多个安装孔进行自动识别和定位,并通过基准转换方法计算出安装孔在机床下的位置,将视觉补偿后的孔位位置发送给机床,即可实现机床对安装孔位置的自主感知和自动更新轨迹加工。将研究的系统和红外测头测量结果进行实验比对,结果表明,视觉定位平均误差0.05 mm,实际工件配合误差要求不超过0.3 mm,因此,研究的系统能满足实际生产需求。     

面向高质量加工的NURBS曲线插补算法

通过分析数控系统加工时常用的插补算法的特点,提出一种基于NURBS曲线的插补算法.该算法包括速度规划和实时插补两部分:速度规划部分考虑了工件加工时允许的最大轮廓误差,以保证高速运行过程中加速度的连续,使机床运行平稳,避免产生大的冲击;实时插补部分应用弦截法计算插补参数,能将实时插补产生的速度波动控制到理想水平,进一步减小了机床震颤.仿真实验结果表明,文中算法能够减小机床振动,实现高质量加工.     

有限元分析在数控铣床热变形方面的研究

在多种热源的作用下,数控铣床产生热变形,影响工件与刀具间的相对位移,造成加工误差,从而影响零件的加工精度,因此减小热误差对提高机床的加工精度至关重要。控制机床热误差涉及到如何查找敏感点,然而找出机床敏感点是个非常棘手的问题。本文在对数控铣床热边界条件进行分析的基础上,应用有限元分析软件ANSYS,对ZK7640数控铣床进行整机热特性分析,为机床敏感点的查找提供依据,对数控机床热误差进行了定量计算,并通过实验检测验证其正确性。     

基于PSO-BP神经网络光电编码器误差补偿研究

考虑到高精度绝对式光电编码器应用广泛,其角度测量精度对整个系统精度影响较大,但由于角度传感器生产安装过程中产生的误差等原因,使得传感器在实际应用中存在一定的误差.而使用传统误差补偿方法难以得到较好的补偿效果,本文使用一种基于PSO的BP神经网络作为角度传感器误差补偿系统的算法.通过实验验证,该种算法能够对角度传感器误差进行较好的补偿,与补偿前相比,其标准偏差提高了12.5倍,最大误差和平均误差降低到9.6％和8.5％,提高了传感器检测精度.与使用了基于传统BP神经网络和基于多项式拟合算法的误差补偿系统进行对比实验,结果表明,其补偿效果亦优于这两种算法.     

一种新型预测控制算法在机床传动误差控制中的应用

针对机床传动误差的计算机辅助补偿控制，提出了一种新的预测控制算法－外推预测＋Ｐ控制。该算法在无需对机床传动系统进行辨识和建模，且计算简单，易于微机实现。使控制过程大为简化，本介绍了这种算法的原理和实现方法，并在滚齿机分度传动误差控制中得到成功应用。     

数控机床几何误差非接触圆轨迹检测方法研究

几何误差是评定数控机床精度的主要指标之一。本文提出一种基于圆测法,利用两台激光干涉仪及可控移动平台实现数控机床几何误差检测的新方法,文章介绍了该方法的基本原理,完成了测量系统的设计,并推导出单项误差分离的模型。使用该方法与球杆仪法分别在MCV-510数控加工中心上进行模拟测量,实验表明：两种方法测得数据的最大绝对误差是0.8μm,从而证明该方法的可行性和正确性。     

地面沉降自动化测控与预警预报系统

地面沉降自动化测控系统利用联通管原理，借助压力传感、数码转换等技术，实现动态实时监测与远程控制。其与一等精度人工水准测量比较，误差在0．01—0．60mn，平均误差0．17mn，完全满足测量精度要求，并体现出高效、灵活与实时等优越性。通过各类监测数据的信息处理、分析与综合，实施地面沉降的预警预报。     

基于PLC的化工提纯过滤器反冲洗控制系统

为提升过滤器反冲洗控制效果，设计基于PLC的化工提纯过滤器反冲洗控制系统。该系统利用压力传感器实时监测化工固体杂质过滤器与网式过滤器的工作状态，采集过滤器的压力值传输至PLC，利用三次样条函数插值算法补偿采集的压力值，提升压力值采集精度。实验证明：该系统可精准采集过滤器的压力值；该系统可有效控制过滤器的反冲洗过程，缩短反冲洗时间，提升反冲洗控制效果；节约反冲洗时用水量与用电量。