CN117572823B - 一种主轴热膨胀动态补偿方法及系统 - Google Patents
一种主轴热膨胀动态补偿方法及系统 Download PDFInfo
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Abstract
本申请提供一种主轴热膨胀动态补偿方法及系统，通过监测得到主轴实时温度，初始化主轴热生长初阶；根据主轴实时温度和主轴热生长初阶对主轴进行有限元仿真得到主轴径向热形变量，对主轴径向热形变量进行吻合度衡量得到异馈吻合度；根据异馈吻合度进行迭代邻域搜索得到主轴热生长新数阶，由主轴热生长新数阶确定主轴径向热应变值；通过主轴径向热应变值和所述主轴热生长新数阶确定主轴残余应力，根据主轴残余应力得到主轴径向挤压量；由主轴径向热应变值和主轴径向挤压量得到实际主轴径向热应变值，确定主轴热膨胀补偿量，根据主轴热膨胀补偿量驱动主轴进行动态补偿，使主轴热膨胀补偿量可以跟随变化的主轴热膨胀量和主轴形变量进行自适应变化。
Description
技术领域
本申请涉及热膨胀补偿技术领域，更具体的说，本申请涉及一种主轴热膨胀动态补偿方法及系统。
背景技术
主轴热膨胀是指在高温下，机械设备中的主轴（通常是指旋转机械的中心轴）由于受热而发生体积膨胀的现象，当机械设备在运行时受到高温环境的影响时，主轴可能会因为受热而膨胀，导致设备的尺寸发生变化，这种尺寸变化可能会影响机械设备的性能和精度，因此，在设计和制造机械设备时，应采取相应的措施来补偿或减小主轴热膨胀带来的影响，以确保设备在高温环境下仍然能够稳定运行。
主轴热膨胀的动态补偿通常需要使用传感器来监测主轴的温度变化，并且利用反馈控制系统来实时调整主轴的位置或形状，以保持其在工作温度下的精度，动态补偿系统使用控制算法，例如比例积分微分（PID）控制器，根据温度数据和数学模型实时计算需要进行的补偿量，控制算法需要能够根据主轴的温度变化迅速做出调整，根据控制算法计算得到的补偿量，可以通过控制主轴的驱动系统实时调整主轴的位置或形状，例如调整主轴的线性位置或旋转速度，但是在现有技术中，主轴材料的热膨胀随着工况的变化而变化，无法得到准确的主轴热膨胀量，这样不可避免的导致计算的主轴形变量不准确，使得主轴热膨胀补偿量无法跟随变化的主轴热膨胀量和主轴形变量进行自适应变化。
发明内容
本申请提供一种主轴热膨胀动态补偿方法及系统，可以实现主轴热膨胀补偿量跟随变化的主轴热膨胀量和主轴形变量进行自适应变化。
为解决上述技术问题，本申请采用如下技术方案：
第一方面，本申请提供一种主轴热膨胀动态补偿方法，包括如下步骤：
对主轴进行实时温度监测，得到主轴实时温度，初始化主轴热生长阶，得到主轴热生长初阶；
通过所述主轴实时温度和所述主轴热生长初阶对主轴进行有限元仿真，得到主轴径向热形变量，对所述主轴径向热形变量进行吻合度衡量，得到所述主轴热生长初阶对应的异馈吻合度；
根据所述异馈吻合度对主轴热生长阶进行迭代邻域搜索，得到主轴热生长新数阶，由所述主轴热生长新数阶确定主轴径向热应变值；
通过所述主轴径向热应变值和所述主轴热生长新数阶确定主轴残余应力，根据所述主轴残余应力，得到主轴径向挤压量；
由所述主轴径向热应变值和所述主轴径向挤压量，得到实际主轴径向热应变值，进而确定主轴热膨胀补偿量，根据所述主轴热膨胀补偿量驱动主轴进行动态补偿。
在一些实施例中，通过所述主轴实时温度和所述主轴热生长初阶对主轴进行有限元仿真，得到主轴径向热形变量具体包括：
在有限元分析软件中建立主轴的有限元模型；
将所述主轴实时温度和所述主轴热生长初阶输入所述主轴的有限元模型中进行仿真，进而得到主轴径向热形变量。
在一些实施例中，对所述主轴径向热形变量进行吻合度衡量，得到所述主轴热生长初阶对应的异馈吻合度具体包括：
获取历史主轴径向热形变量；
通过主轴径向热形变量和所述历史主轴径向热形变量确定主轴热生长初阶对应的异馈吻合度/>，其中，所述异馈吻合度/>根据下述公式确定：
其中，表示第i个历史主轴径向热形变量，/>表示历史主轴径向热形变量总数。
在一些实施例中，根据所述异馈吻合度对主轴热生长阶进行迭代邻域搜索，得到主轴热生长新数阶具体包括：
预设异馈吻合决策值；
当所述异馈吻合度不小于所述异馈吻合决策值时，将主轴热生长初阶作为主轴热生长新数阶；
当所述异馈吻合度小于所述异馈吻合决策值时，对主轴热生长阶进行邻域搜索，直到主轴热生长阶对应的异馈吻合度不小于所述异馈吻合决策值，则将此时主轴热生长阶作为主轴热生长新数阶。
在一些实施例中，由所述主轴径向热应变值和所述主轴径向挤压量，得到实际主轴径向热应变值是将所述主轴径向热应变值和所述主轴径向挤压量进行应变叠加，得到实际主轴径向热应变值。
在一些实施例中，通过热电偶传感器对主轴进行实时温度监测。
在一些实施例中，根据所述主轴热膨胀补偿量驱动主轴进行动态补偿是根据所述主轴热膨胀补偿量实时自动调整主轴位置和主轴转动速度。
第二方面，本申请提供一种主轴热膨胀动态补偿系统，包括有热膨胀动态补偿单元，所述热膨胀动态补偿单元包括：
初始化模块，用于对主轴进行实时温度监测，得到主轴实时温度，初始化主轴热生长阶，得到主轴热生长初阶；
仿真模块，用于通过所述主轴实时温度和所述主轴热生长初阶对主轴进行有限元仿真，得到主轴径向热形变量，对所述主轴径向热形变量进行吻合度衡量，得到所述主轴热生长初阶对应的异馈吻合度；
迭代模块，用于根据所述异馈吻合度对主轴热生长阶进行迭代邻域搜索，得到主轴热生长新数阶，由所述主轴热生长新数阶确定主轴径向热应变值；
确定模块，用于通过所述主轴径向热应变值和所述主轴热生长新数阶确定主轴残余应力，根据所述主轴残余应力，得到主轴径向挤压量；
动态补偿模块，用于由所述主轴径向热应变值和所述主轴径向挤压量，得到实际主轴径向热应变值，进而确定主轴热膨胀补偿量，根据所述主轴热膨胀补偿量驱动主轴进行动态补偿。
第三方面，本申请提供一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于从所述存储器中调用并运行所述计算机程序，使得所述计算机设备执行上述的主轴热膨胀动态补偿方法。
第四方面，本申请提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有指令或代码，当指令或代码在计算机上运行时，使得计算机执行时实现上述的主轴热膨胀动态补偿方法。
本申请公开的实施例提供的技术方案具有以下有益效果：
本申请中，首先，主轴热生长初阶是用来衡量主轴在温升环境下的热膨胀形变程度的初始值，通过主轴实时温度和主轴热生长初阶对主轴进行有限元仿真，可以得到主轴的实际热变形数据，为后续的热膨胀动态补偿提供准确的基础，从而提高热膨胀动态补偿的准确率，深入理解主轴的热变形特性，有助于更好地设计补偿策略，提高动态补偿的精度，然后，异馈吻合度是用于衡量主轴径向热形变量对应的主轴热生长阶取值的适应程度和历史实际情况吻合程度的指标，通过异馈吻合度不断优化主轴热生长阶，可以提高热膨胀动态补偿的准确率，能够快速响应主轴温度变化引起的热膨胀问题，确保主轴在动态工作条件下的稳定性和精度，进而，主轴径向挤压量是因为热膨胀引发主轴内部的残余应力挤压导致主轴发生的径向形变量，主轴径向热应变值是主轴因为热膨胀在径向上的变形量，通过考虑主轴径向挤压量和主轴径向热应变值，可以更准确地估计主轴的变形，使得到的实际主轴径向热应变值更接近实际情况，在补偿过程中，提高了热膨胀补偿的准确性，有助于提高主轴热膨胀动态补偿的准确性，最后，采用实际主轴径向热应变值进行实时的线性热膨胀补偿，具有高度的实时性和自适应性，在主轴温度变化时，补偿量可以随之即时调整，确保补偿效果随着工作条件的变化而自动适应，有效提高对主轴进行热膨胀动态补偿时，主轴热膨胀补偿量的准确率，使主轴热膨胀补偿量可以跟随变化的主轴热膨胀量和主轴形变量进行自适应变化，以实现对主轴的热膨胀动态补偿。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本申请一些实施例所示的主轴热膨胀动态补偿方法的示例性流程图；
图2是根据本申请一些实施例所示的迭代邻域搜索的示例性流程图；
图3是根据本申请一些实施例所示的确定主轴径向挤压量的示例性流程图；
图4是根据本申请一些实施例所示的热膨胀动态补偿单元的示例性硬件和/或软件的示意图；
图5是根据本申请一些实施例所示的实现主轴热膨胀动态补偿方法的计算机设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请实施例提供一种主轴热膨胀动态补偿方法及系统，其核心是对主轴进行实时温度监测，得到主轴实时温度，初始化主轴热生长阶，得到主轴热生长初阶；通过所述主轴实时温度和所述主轴热生长初阶对主轴进行有限元仿真，得到主轴径向热形变量，对所述主轴径向热形变量进行吻合度衡量，得到所述主轴热生长初阶对应的异馈吻合度；根据所述异馈吻合度对主轴热生长阶进行迭代邻域搜索，得到主轴热生长新数阶，由所述主轴热生长新数阶确定主轴径向热应变值；通过所述主轴径向热应变值和所述主轴热生长新数阶确定主轴残余应力，根据所述主轴残余应力，得到主轴径向挤压量；由所述主轴径向热应变值和所述主轴径向挤压量，得到实际主轴径向热应变值，进而确定主轴热膨胀补偿量，根据所述主轴热膨胀补偿量驱动主轴进行动态补偿，有效提高对主轴进行热膨胀动态补偿时，主轴热膨胀补偿量的准确率，使主轴热膨胀补偿量可以跟随变化的主轴热膨胀量和主轴形变量进行自适应变化，以实现对主轴的热膨胀动态补偿。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。参考图1，该图是根据本申请一些实施例所示的一种主轴热膨胀动态补偿方法的示例性流程图，该主轴热膨胀动态补偿方法100主要包括如下步骤：
在步骤101，对主轴进行实时温度监测，得到主轴实时温度，初始化主轴热生长阶，得到主轴热生长初阶。
具体实现时，在主轴附近安装温度传感器，以实时监测主轴的实时温度变化，本申请中使用的温度传感器是热电偶传感器，将热电偶传感器获取的实时主轴温度数据传输到数据处理芯片，初始化主轴材料的热生长阶，可以根据历史实验或主轴材料手册中主轴材料的属性预设，从而得到主轴热生长初阶，需要没事的是，本申请中，主轴热生长阶是用来衡量主轴在温升环境下的热膨胀形变程度的指标，该主轴热生长阶越大，表明主轴在温升环境下越容易发生形变，主轴热生长初阶是赋予初始值的主轴热生长阶。
需要说明的是，通过实时监测主轴的温度变化，可以获得更加准确的温度数据，使得主轴热膨胀补偿更加精确，能够更好地抵消热膨胀引起的主轴尺寸变化。
在步骤102，通过所述主轴实时温度和所述主轴热生长初阶对主轴进行有限元仿真，得到主轴径向热形变量，对所述主轴径向热形变量进行吻合度衡量，得到所述主轴热生长初阶对应的异馈吻合度。
优选的，在一些实施例中，通过所述主轴实时温度和所述主轴热生长初阶对主轴进行有限元仿真，得到主轴径向热形变量具体可采用下述方式，即：
在有限元分析软件中建立主轴的有限元模型；
将所述主轴实时温度和所述主轴热生长初阶输入所述主轴的有限元模型中进行仿真，进而得到主轴径向热形变量。
具体实现时，将主轴在受力作用下产生的弹性应变（即形变）与受力的比值作为主轴拉伸模量，根据实际的主轴几何形状和材料特性，在有限元软件中建立主轴的三维几何模型，即主轴的有限元模型，将实时监测到的主轴温度和初始化的热膨胀系数应用于主轴的有限元模型中对主轴进行仿真，通常，有限元软件允许用户在模型中定义温度场，然后使用定义好的热膨胀系数来模拟热膨胀现象，运行有限元仿真分析，确定主轴在高温环境下的应力分布和变形情况，得到主轴径向热形变量，这是因为在高温环境下，通常主轴的径向膨胀较为显著。
在上述实施例中，将所述主轴实时温度和所述主轴热生长初阶输入所述主轴的有限元模型中进行仿真，进而得到主轴径向热形变量具体可采用下述方式，即：
确定主轴拉伸模量；
确定主轴的横向收缩系数；
通过主轴拉伸模量、主轴的横向收缩系数、主轴实时温度和主轴热生长初阶进行仿真，得到主轴径向热形变量，具体实现时，主轴径向热形变量可根据下述公式确定：
其中，表示主轴径向热形变量，a表示主轴内半径，b表示主轴外半径，/>表示主轴热生长初阶，/>表示主轴拉伸模量，/>表示主轴的横向收缩系数，r表示主轴径向长度，/>表示主轴实时温度，/>和/>都表示中间引用变量，并无实际含义，需要说明的是，本申请中，主轴径向热形变量是主轴受热时在径向上的膨胀形变量，主轴拉伸模量是衡量主轴弹性性质的量，横向收缩系数表示主轴在受力作用下，在垂直于受力方向上的尺寸变化与受力方向上的尺寸变化之间的比值。
需要说明的是，通过有限元仿真，可以得到主轴的实际热变形数据，为后续的热膨胀动态补偿提供准确的基础，从而提高热膨胀动态补偿的准确率，深入理解主轴的热变形特性，有助于更好地设计补偿策略，提高动态补偿的精度。
在一些实施例中，对所述主轴径向热形变量进行吻合度衡量，得到所述主轴热生长初阶对应的异馈吻合度具体可采用下述方式，即：
获取历史主轴径向热形变量；
通过主轴径向热形变量和所述历史主轴径向热形变量确定主轴热生长初阶对应的异馈吻合度/>，其中，所述异馈吻合度/>根据下述公式确定：
其中，表示第i个历史主轴径向热形变量，/>表示历史主轴径向热形变量总数，需要说明的是，本申请中，异馈吻合度是用于衡量主轴径向热形变量对应的主轴热生长阶取值的适应程度和历史实际情况吻合程度的指标，异馈吻合度越大，表示该主轴热生长阶取值越符合历史实际情况，历史主轴径向热形变量是以往通过实验测得并保存的主轴径向热形变量。
需要说明的是，通过异馈吻合度衡量主轴热生长阶，可以提高热膨胀动态补偿的准确率，异馈吻合度的衡量使得热膨胀系数更符合实际工作条件。
在步骤103，根据所述异馈吻合度对主轴热生长阶进行迭代邻域搜索，得到主轴热生长新数阶，由所述主轴热生长新数阶确定主轴径向热应变值。
优选的，在一些实施例中，参考图2所示，该图是本申请一些实施例中迭代邻域搜索的示例性流程图，本实施例中迭代邻域搜索可采用下述步骤实现：
首先，在步骤1031中，预设异馈吻合决策值；
其次，在步骤1032中，当所述异馈吻合度不小于所述异馈吻合决策值时，将主轴热生长初阶作为主轴热生长新数阶；
最后，在步骤1033中，当所述异馈吻合度小于所述异馈吻合决策值时，对主轴热生长阶进行邻域搜索，直到主轴热生长阶对应的异馈吻合度不小于所述异馈吻合决策值，则将此时主轴热生长阶作为主轴热生长新数阶。
需要说明的是，本申请中，主轴热生长新数阶表示更新后的主轴热生长阶，是最优主轴热生长阶，具体实现时，通过历史实验预设异馈吻合决策值，该异馈吻合决策值是用于判断异馈吻合度是否符合历史标准，当异馈吻合度不小于预设异馈吻合决策值时，表示当前异馈吻合度对应的主轴热生长初阶的吻合度达到标准，则将该主轴热生长初阶作为主轴热生长新数阶，当所述异馈吻合度小于预设异馈吻合决策值时，表示当前异馈吻合度对应的主轴热生长初阶的吻合度未达到标准，则在主轴热生长阶的参数邻域中进行搜索，调整主轴热生长阶的取值，本申请中使用模拟退火算法来寻找来寻找最优的主轴热生长阶，实际实现时，还可以采用其他优化算法，这里不做限定，在每次迭代中，计算模拟主轴径向热形变量，然后重新计算异馈吻合度，将异馈吻合度不小于预设异馈吻合决策值的主轴热生长阶作为主轴热生长新数阶。
在一些实施例中，由所述主轴热生长新数阶确定主轴径向热应变值，具体实现时，根据主轴热生长新数阶重复步骤102中的主轴仿真步骤，得到该主轴热生长新数阶对应的主轴径向热形变量，将该主轴径向热形变量作为主轴径向热应变值，即主轴因为热膨胀在径向上的变形量。
需要说明的是，采用迭代邻域搜索，能够快速响应主轴温度变化引起的热膨胀问题，可以及时地调整补偿策略，确保主轴在动态工作条件下的稳定性和精度。
在步骤104，通过所述主轴径向热应变值和所述主轴热生长新数阶确定主轴残余应力，根据所述主轴残余应力，得到主轴径向挤压量。
优选的，在一些实施例中，通过所述主轴径向热应变值和所述主轴热生长新数阶确定主轴残余应力具体可采用下述方式，即：
获取主轴的横向收缩系数；
获取主轴拉伸模量；
获取主轴径向热应变值；
获取主轴实时温度；
获取主轴热生长新数阶；
通过主轴的横向收缩系数、主轴拉伸模量/>、主轴径向热应变值/>、主轴实时温度/>和主轴热生长新数阶/>分别确定主轴残余应力中的径向残余应力/>和切向残余应力/>，具体实现时，主轴残余应力中的径向残余应力/>和切向残余应力/>可根据下述公式确定：
其中，r表示主轴径向长度，和/>都表示中间引用变量，并无实际含义，需要说明的是，本申请中，主轴残余应力由径向残余应力/>和切向残余应力/>构成，需要说明的是，径向残余应力/>的下标表示径向，切向残余应力/>的下标表示切向。
优选的，在一些实施例中，参考图3所示，该图是本申请一些实施例中确定主轴径向挤压量的示例性流程图，本实施例中得到主轴径向挤压量可采用下述步骤实现：
首先，在步骤1041中，获取主轴残余应力中的径向残余应力；
其次，在步骤1042中，获取主轴残余应力中的切向残余应力；
然后，在步骤1043中，确定主轴的横向收缩系数；
进而，在步骤1044中，确定主轴拉伸模量；
最后，在步骤1045中，通过所述主轴残余应力中的径向残余应力、所述主轴残余应力中的切向残余应力、所述主轴的横向收缩系数和主轴拉伸模量确定主轴径向挤压量。
在上述实施例中，具体实现时，所述主轴径向挤压量可根据下述公式确定：
其中，表示主轴径向挤压量，/>表示主轴残余应力中的径向残余应力，/>表示主轴残余应力中的切向残余应力，/>表示主轴的横向收缩系数，/>表示主轴拉伸模量，表示，a表示主轴内半径，b表示主轴外半径，需要说明的是，本申请中，主轴径向挤压量是因为热膨胀引发主轴内部的残余应力挤压导致主轴发生的径向形变量。
需要说明的是，通过考虑主轴残余应力，可以更准确地估计主轴的变形，使得得到的主轴径向挤压量和实际主轴径向热应变值更接近实际情况，在补偿过程中，提高了热膨胀补偿的准确性，有助于提高主轴热膨胀动态补偿的准确率。
在步骤105，由所述主轴径向热应变值和所述主轴径向挤压量，得到实际主轴径向热应变值，进而确定主轴热膨胀补偿量，根据所述主轴热膨胀补偿量驱动主轴进行动态补偿。
在一些实施例中，由所述主轴径向热应变值和所述主轴径向挤压量，得到实际主轴径向热应变值是将所述主轴径向热应变值和所述主轴径向挤压量进行应变叠加，得到实际主轴径向热应变值，具体实现时，应变叠加是将主轴径向热应变值和主轴径向挤压量相加，即可以将主轴径向热应变值和主轴径向挤压量之和作为实际主轴径向热应变值，即主轴因为热膨胀而引起的实际形变量。
在一些实施例中，根据所述主轴热膨胀补偿量驱动主轴进行动态补偿是根据所述主轴热膨胀补偿量实时自动调整主轴位置和主轴转动速度，具体实现时，将实际主轴径向热应变值输入到线性热膨胀补偿函数中，通过计算得到主轴热膨胀补偿量，需要说明的是，线性热膨胀补偿函数可以通过历史经验选取，这里不再赘述，主轴热膨胀补偿量用于抵消主轴因为温度热膨胀变化引起的径向变形量，根据计算得到的主轴热膨胀补偿量，实时自动调整主轴的位置和主轴的转动速度，这可以通过控制主轴驱动系统实现，确保主轴在高温环境下保持稳定的位置和转速，持续监测主轴的温度和变形，循环执行热膨胀动态补偿，不断调整主轴的位置和转速，以确保在不同温度下主轴的稳定性和精度。
需要说明的是，采用实际主轴径向热应变值进行实时的线性热膨胀补偿，具有高度的实时性和自适应性，在主轴温度变化时，补偿量可以随之即时调整，确保补偿效果随着工作条件的变化而自动适应，由于实时自适应性，主轴在不同温度下的变形得到有效补偿，不论主轴所处的温度如何变化，都能保持稳定的性能和精度。
本申请中，首先，通过实时监测主轴的温度变化，可以获得更加准确的温度数据，使得主轴热膨胀补偿更加精确，能够更好地抵消热膨胀引起的主轴尺寸变化，其次，通过仿真，可以得到主轴的实际热变形数据，为后续的热膨胀动态补偿提供准确的基础，从而提高热膨胀动态补偿的准确率，深入理解主轴的热变形特性，有助于更好地设计补偿策略，提高动态补偿的精度，然后，通过不断优化主轴热生长阶，可以提高热膨胀动态补偿的准确率，采用迭代邻域搜索，能够快速响应主轴温度变化引起的热膨胀问题，确保主轴在动态工作条件下的稳定性和精度，进而，通过考虑主轴残余应力，可以更准确地估计主轴的变形，使得得到的实际主轴径向热应变值更接近实际情况，在补偿过程中，提高了热膨胀补偿的准确性，有助于提高主轴热膨胀动态补偿的准确，最后，采用实际主轴径向热应变值进行实时的线性热膨胀补偿，具有高度的实时性和自适应性，在主轴温度变化时，补偿量可以随之即时调整，确保补偿效果随着工作条件的变化而自动适应，有效提高对主轴进行热膨胀动态补偿时，主轴热膨胀补偿量的准确率，使主轴热膨胀补偿量可以跟随变化的主轴热膨胀量和主轴形变量进行自适应变化，以实现对主轴的热膨胀动态补偿。
另外，本申请的另一方面，在一些实施例中，本申请提供一种主轴热膨胀动态补偿系统，该系统包括有热膨胀动态补偿单元，参考图4，该图是根据本申请一些实施例所示的热膨胀动态补偿单元的示例性硬件和/或软件的示意图，该热膨胀动态补偿单元400包括：初始化模块401、仿真模块402、迭代模块403、确定模块404和动态补偿模块405，分别说明如下：
初始化模块401，本申请中初始化模块401主要用于对主轴进行实时温度监测，得到主轴实时温度，初始化主轴热生长阶，得到主轴热生长初阶；
仿真模块402，本申请中仿真模块402主要用于通过所述主轴实时温度和所述主轴热生长初阶对主轴进行有限元仿真，得到主轴径向热形变量，对所述主轴径向热形变量进行吻合度衡量，得到所述主轴热生长初阶对应的异馈吻合度；
迭代模块403，本申请中迭代模块403主要用于根据所述异馈吻合度对主轴热生长阶进行迭代邻域搜索，得到主轴热生长新数阶，由所述主轴热生长新数阶确定主轴径向热应变值；
确定模块404，本申请中确定模块404主要用于通过所述主轴径向热应变值和所述主轴热生长新数阶确定主轴残余应力，根据所述主轴残余应力，得到主轴径向挤压量；
动态补偿模块405，本申请中动态补偿模块405主要用于由所述主轴径向热应变值和所述主轴径向挤压量，得到实际主轴径向热应变值，进而确定主轴热膨胀补偿量，根据所述主轴热膨胀补偿量驱动主轴进行动态补偿。
上文详细介绍了本申请实施例提供的主轴热膨胀动态补偿方法及系统的示例，可以理解的是，相应的装置为了实现上述功能，其包含了执行各个功能相应的硬件结构和/或软件模块。本领域技术人员应该很容易意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，本申请能够以硬件或硬件和计算机软件的结合形式来实现。某个功能究竟以硬件还是计算机软件驱动硬件的方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
在一些实施例中，本申请还提供一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于从所述存储器中调用并运行所述计算机程序，使得所述计算机设备执行上述的主轴热膨胀动态补偿方法。
在一些实施例中，参考图5，该图中的虚线表示该单元或该模块为可选的，该图是根据本申请实施例提供的一种主轴热膨胀动态补偿方法的计算机设备的结构示意图。上述实施例中的上述的主轴热膨胀动态补偿方法可以通过图5所示的计算机设备来实现，该计算机设备500包括至少一个处理器501、存储器502以及至少一个通信单元505，该计算机设备500可以是终端设备或服务器或芯片。
处理器501可以是通用处理器或者专用处理器。例如，处理器501可以是中央处理器(central processing unit，CPU)，CPU可以用于对计算机设备500进行控制，执行软件程序，处理软件程序的数据，计算机设备500还可以包括通信单元505，用以实现信号的输入(接收)和输出(发送)。
例如，计算机设备500可以是芯片，通信单元505可以是该芯片的输入和/或输出电路，或者，通信单元505可以是该芯片的通信接口，该芯片可以作为终端设备或网络设备或其它设备的组成部分。
又例如，计算机设备500可以是终端设备或服务器，通信单元505可以是该终端设备或该服务器的收发器，或者，通信单元505可以是该终端设备或该服务器的收发电路。
计算机设备500中可以包括一个或多个存储器502，其上存有程序504，程序504可被处理器501运行，生成指令503，使得处理器501根据指令503执行上述方法实施例中描述的方法。可选地，存储器502中还可以存储有数据(如目标审核模型)。可选地，处理器501还可以读取存储器502中存储的数据，该数据可以与程序504存储在相同的存储地址，该数据也可以与程序504存储在不同的存储地址。
处理器501和存储器502可以单独设置，也可以集成在一起，例如，集成在终端设备的系统级芯片(system on chip，SOC)上。
应理解，上述方法实施例的各步骤可以通过处理器501中的硬件形式的逻辑电路或者软件形式的指令完成，处理器501可以是中央处理器、数字信号处理器(digitalsignal processor，DSP)、专用集成电路(application specific integrated circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(field programmable gate array，FPGA)或者其它可编程逻辑器件，例如，分立门、晶体管逻辑器件或分立硬件组件。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。
例如，在一些实施例中，本申请还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有指令或代码，当指令或代码在计算机上运行时，使得计算机执行时实现上述的主轴热膨胀动态补偿方法。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (9)
1.一种主轴热膨胀动态补偿方法，其特征在于，包括如下步骤：
对主轴进行实时温度监测，得到主轴实时温度，初始化主轴热生长阶，得到主轴热生长初阶；
通过所述主轴实时温度和所述主轴热生长初阶对主轴进行有限元仿真，得到主轴径向热形变量，对所述主轴径向热形变量进行吻合度衡量，得到所述主轴热生长初阶对应的异馈吻合度；
根据所述异馈吻合度对主轴热生长阶进行迭代邻域搜索，得到主轴热生长新数阶，由所述主轴热生长新数阶确定主轴径向热应变值；
通过所述主轴径向热应变值和所述主轴热生长新数阶确定主轴残余应力，根据所述主轴残余应力，得到主轴径向挤压量；
由所述主轴径向热应变值和所述主轴径向挤压量，得到实际主轴径向热应变值，进而确定主轴热膨胀补偿量，根据所述主轴热膨胀补偿量驱动主轴进行动态补偿；
其中，对所述主轴径向热形变量进行吻合度衡量，得到所述主轴热生长初阶对应的异馈吻合度具体包括：
获取历史主轴径向热形变量；
通过主轴径向热形变量和所述历史主轴径向热形变量确定主轴热生长初阶对应的异馈吻合度/>，其中，所述异馈吻合度/>根据下述公式确定：
其中，表示第i个历史主轴径向热形变量，/>表示历史主轴径向热形变量总数。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过所述主轴实时温度和所述主轴热生长初阶对主轴进行有限元仿真，得到主轴径向热形变量具体包括：
在有限元分析软件中建立主轴的有限元模型；
将所述主轴实时温度和所述主轴热生长初阶输入所述主轴的有限元模型中进行仿真，进而得到主轴径向热形变量。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述异馈吻合度对主轴热生长阶进行迭代邻域搜索，得到主轴热生长新数阶具体包括：
预设异馈吻合决策值；
当所述异馈吻合度不小于所述异馈吻合决策值时，将主轴热生长初阶作为主轴热生长新数阶；
当所述异馈吻合度小于所述异馈吻合决策值时，对主轴热生长阶进行邻域搜索，直到主轴热生长阶对应的异馈吻合度不小于所述异馈吻合决策值，则将此时主轴热生长阶作为主轴热生长新数阶。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，由所述主轴径向热应变值和所述主轴径向挤压量，得到实际主轴径向热应变值是将所述主轴径向热应变值和所述主轴径向挤压量进行应变叠加，得到实际主轴径向热应变值。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过热电偶传感器对主轴进行实时温度监测。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述主轴热膨胀补偿量驱动主轴进行动态补偿是根据所述主轴热膨胀补偿量实时自动调整主轴位置和主轴转动速度。
7.一种主轴热膨胀动态补偿系统，其采用权利要求1的方法进行控制，其特征在于，该主轴热膨胀动态补偿系统包括有热膨胀动态补偿单元，所述热膨胀动态补偿单元包括：
初始化模块，用于对主轴进行实时温度监测，得到主轴实时温度，初始化主轴热生长阶，得到主轴热生长初阶；
仿真模块，用于通过所述主轴实时温度和所述主轴热生长初阶对主轴进行有限元仿真，得到主轴径向热形变量，对所述主轴径向热形变量进行吻合度衡量，得到所述主轴热生长初阶对应的异馈吻合度；
迭代模块，用于根据所述异馈吻合度对主轴热生长阶进行迭代邻域搜索，得到主轴热生长新数阶，由所述主轴热生长新数阶确定主轴径向热应变值；
确定模块，用于通过所述主轴径向热应变值和所述主轴热生长新数阶确定主轴残余应力，根据所述主轴残余应力，得到主轴径向挤压量；
动态补偿模块，用于由所述主轴径向热应变值和所述主轴径向挤压量，得到实际主轴径向热应变值，进而确定主轴热膨胀补偿量，根据所述主轴热膨胀补偿量驱动主轴进行动态补偿。
8.一种计算机设备，其特征在于，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于从所述存储器中调用并运行所述计算机程序，使得所述计算机设备执行权利要求1至6中任一项所述的主轴热膨胀动态补偿方法。
9.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有指令或代码，当指令或代码在计算机上运行时，使得计算机执行时实现如权利要求1至6中任一项所述的主轴热膨胀动态补偿方法。
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