CN204065781U - 一种龙门数控机床用热误差补偿控制装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种龙门数控机床用热误差补偿控制装置，包括与数控装置和机床反馈装置连接的热误差补偿控制单元，热误差补偿控制单元上分别连接有数据采集处理单元和嵌入式Web通信单元，数据采集处理单元通过EMIF接口与热误差补偿控制单元交换数据，嵌入式Web通信单元通过HPI接口与热误差补偿控制单元交换数据，所述的数据采集处理单元上分别连接有温度采集终端单元和位置采集终端单元，温度采集终端单元和位置采集终端单元通过无线传输模块nRF24L01与数据采集处理单元交互数据；本实用新型解决了现有采集传感器布置困难等事宜，提高了装置的灵活性及响应速度，便于热误差补偿控制的远程监控。
Description
技术领域
本实用新型涉及数控机床热误差补偿技术，具体涉及一种用于龙门数控机床热误差补偿的数据采集、补偿实施以及数据交互的装置。
背景技术
目前，我国制造产业正在由中低端向中高端过渡，高档数控机床的应用越来越广泛。在航空制造领域，高速五轴加工中心、龙门移动式高速加工中心可应用于机身、尾翼、机翼等关键部件的制造；在船舶制造领域，大型龙门镗铣床、数控车床、数控铣床等可用于柴油机机体的制造。上述产业正在向高速、高精、高智能方向发展，数控机床的性能指标越来越高。
数控机床误差可分为热误差、位置误差、控制误差等，其中热误差占精密数控机床总误差的40%-70%，而且随着数控机床进给速度与转速的提升，热误差对数控机床精度的影响将越来越大。
对于龙门数控机床，由于其床身巨大，难于快速平衡外界温度变化的影响，导致机床各部件之间膨胀不一致，同时当加工时间超过24小时，其传动、驱动等机构将产生大量的热量。热误差对于龙门数控机床的加工质量有着直接的作用，同时，热误差也是是难于完全消除的误差。因此，亟待研究一种针对龙门数控机床运行特点，可对其工作过程中所产生的热误差进行补偿的装置。
实用新型内容
本实用新型针对现有技术的不足，提供一种基于无线方式传送采集数据和并行化思想，将数据采集、误差补偿、数据访问等功能分别设置，提高装置的响应速度及布置灵活的热误差补偿控制装置。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种龙门数控机床用热误差补偿控制装置，包括与数控装置和机床反馈装置连接的热误差补偿控制单元，热误差补偿控制单元上分别连接有数据采集处理单元和嵌入式Web通信单元，数据采集处理单元通过EMIF接口与热误差补偿控制单元交换数据，嵌入式Web通信单元通过HPI接口与热误差补偿控制单元交换数据，所述的数据采集处理单元上分别连接有温度采集终端单元和位置采集终端单元，温度采集终端单元和位置采集终端单元通过无线传输模块nRF24L01与数据采集处理单元交互数据。
所述的一种龙门数控机床用热误差补偿控制装置，其数据采集处理单元采用FPGA芯片，设有无线传输模块。
所述的一种龙门数控机床用热误差补偿控制装置，其嵌入式Web通信单元采用ARM芯片，设有RJ45通信接口。
所述的一种龙门数控机床用热误差补偿控制装置，其温度采集终端单元采用铂电阻温度传感器，设有无线传输模块。
所述的一种龙门数控机床用热误差补偿控制装置，其位置采集终端单元采用电涡流传感器，设有无线传输模块。
所述的一种龙门数控机床用热误差补偿控制装置，其热误差补偿控制单元采用DSP芯片。
本实用新型的有益效果是：温度采集终端单元、位置采集终端单元和数据采集处理单元之间通过无线传输模块nRF24L01传送数据，解决了龙门数控机床结构庞大，现有采集传感器布置困难等事宜；基于分布式并行思想，数据采集处理单元、热误差补偿控制单元、嵌入式Web通信单元的单独布置，提高了装置的灵活性及响应速度；嵌入式Web通信单元设置有RJ45通信接口，对外提供Web访问服务，便于热误差补偿控制的远程监控。
附图说明
图1是本实用新型的整体框架结构示意图。
图2是本实用新型数据采集处理单元的方框结构图；
图3是本实用新型嵌入式Web通信单元的方框结构图；
图4是本实用新型温度采集终端单元的方框结构图；
图5是本实用新型位置采集终端单元的方框结构图；
图6是本实用新型热误差补偿控制单元的方框结构图。
各附图标记为：1—数据采集处理单元，2—嵌入式Web通信单元，3—温度采集终端单元，4—位置采集终端单元，5—热误差补偿控制单元。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
参照图1所示，本实用新型公开了一种龙门数控机床用热误差补偿控制装置，包括与数控装置和机床反馈装置连接的热误差补偿控制单元5，数控装置上连接有伺服驱动机构，伺服驱动机构上连接有进给机构，进给机构与机床反馈装置连接，该龙门数控机床包括机床主轴以及连接在机床主轴上的支撑部件，热误差补偿控制单元5上分别连接有数据采集处理单元1和嵌入式Web通信单元2，数据采集处理单元1通过EMIF接口与热误差补偿控制单元5交换数据，机床反馈装置所发出的反馈脉冲数据也发送到热误差补偿控制单元5，热误差补偿控制单元5对各种数据分析处理后，通过补偿脉冲电路向数控装置发出补偿脉冲，嵌入式Web通信单元2通过HPI接口与热误差补偿控制单元5交换数据，所述的数据采集处理单元1上分别连接有温度采集终端单元3和位置采集终端单元4，温度采集终端单元3设置在龙门数控机床主轴前端轴承座、主轴箱正面、床身上部、床身下部和机床其他温度敏感部位，位置采集终端单元4设置在龙门数控机床主轴X向、Y向和Z向等处，采集位移偏差信息，温度采集终端单元3和位置采集终端单元4通过无线传输模块nRF24L01与数据采集处理单元1交互数据，数据采集处理单元1与温度采集终端单元3和位置采集终端单元4采用主-从广播通讯方式，保证数据采集的同步性。
图2所示为数据采集处理单元1的结构框图，它采用FPGA芯片和设有无线传输模块处理多路无线高速数据的实时采集，将上述数据通过EMIF接口发送到热误差补偿控制单元。
图3所示为嵌入式Web通信单元2的结构框图，它采用ARM芯片，设有RJ45通信接口，以实现采集、补偿数据的远程实时访问及历史运行状态信息的检索等功能，基于ARM芯片进行采集、补偿数据的外部远程交互，与热误差补偿控制单元5通过HPI接口交换数据，同时基于μCLinux操作系统提供Web访问服务。
图4所示为温度采集终端单元3的结构框图，它采用了铂电阻温度传感器，设有无线传输模块，布置在数控机床温度敏感处，采集主轴前端轴承座、主轴箱正面、床身上部、床身下部以及机床附近等处的温度信息。
图5所示为位置采集终端单元4的结构框图，它采用了电涡流传感器，，设有无线传输模块，检测位置精确变化，布置在数控机床X向、Y向及Z向处。
图6所示为热误差补偿控制单元5的结构框图，它基于DSP芯片进行热误差补偿控制计算，结合机床反馈脉冲信息、位置信息、温度信息计算补偿脉冲，并通过补偿脉冲电路向数控装置生成相关脉冲，与数据采集处理单元1通过EMIF接口交换数据。
工作时，上位机连接数据采集处理单元1的串口通信端口，进行数据采集终端各端口的功能定义，以及数据采集定时时间。数据采集处理单元1通过无线传输模块nRF24L01以广播形式向温度采集终端单元3、位置采集终端单元4发送带有时间戳的数据采集命令；温度采集终端单元3、位置采集终端单元4受到数据采集命令后，读取传感器数据，分别随机延时一段时间向数据采集处理单元1发送传感器数据及时间戳数据。数据采集处理单元1检测到数据接收完毕后，将数据送至FIFO器件，触发外部中断，热误差补偿控制单元5读取相应数据。热误差补偿控制单元5通过反馈脉冲处理电路读取机床反馈数据，并通过设定模型计算热误差脉冲数及方向，将上述相关数据送至脉冲补偿电路，完成误差补偿；嵌入式Web通信单元2搭建μCLinux操作系统，通过HPI驱动单元读取热误差补偿控制单元5的采集数据及补偿数据，并通过Web Server对外展现相关数据。
与现有技术相比，本实用新型的优势在于：
1）采用无线方式传送数据，解决龙门数控机床结构庞大，现有采集传感器布置困难等事宜。
2）基于分布式并行思想，数据采集、误差补偿、数据访问功能模块的单独布置，提高了装置的灵活性及响应速度。
3）提供RJ45通信接口，对外提供Web访问服务，便于热误差补偿控制的远程监控。
上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，以及部分运用的实施例，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。
Claims (6)
1.一种龙门数控机床用热误差补偿控制装置，其特征在于：包括与数控装置和机床反馈装置连接的热误差补偿控制单元（5），热误差补偿控制单元（5）上分别连接有数据采集处理单元（1）和嵌入式Web通信单元（2），数据采集处理单元（1）通过EMIF接口与热误差补偿控制单元（5）交换数据，嵌入式Web通信单元（2）通过HPI接口与热误差补偿控制单元（5）交换数据，所述的数据采集处理单元（1）上分别连接有温度采集终端单元（3）和位置采集终端单元（4），温度采集终端单元（3）和位置采集终端单元（4）通过无线传输模块nRF24L01与数据采集处理单元（1）交互数据。
2.根据权利要求1所述的一种龙门数控机床用热误差补偿控制装置，其特征在于，所述的数据采集处理单元（1）采用FPGA芯片，设有无线传输模块。
3.根据权利要求2所述的一种龙门数控机床用热误差补偿控制装置，其特征在于，所述的嵌入式Web通信单元（2）采用ARM芯片，设有RJ45通信接口。
4.根据权利要求3所述的一种龙门数控机床用热误差补偿控制装置，其特征在于，所述的温度采集终端单元（3）采用铂电阻温度传感器，设有无线传输模块。
5.根据权利要求4所述的一种龙门数控机床用热误差补偿控制装置，其特征在于，所述的位置采集终端单元（4）采用电涡流传感器，设有无线传输模块。
6.根据权利要求5所述的一种龙门数控机床用热误差补偿控制装置，其特征在于，所述的热误差补偿控制单元（5）采用DSP芯片。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN201420410471.5U CN204065781U (zh) | 2014-07-24 | 2014-07-24 | 一种龙门数控机床用热误差补偿控制装置 |
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Publications (1)
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| CN204065781U true CN204065781U (zh) | 2014-12-31 |
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| CN (1) | CN204065781U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108241338A (zh) * | 2018-01-24 | 2018-07-03 | 广东机电职业技术学院 | 一种数控机床用热误差补偿控制装置 |
| CN108334028A (zh) * | 2018-01-31 | 2018-07-27 | 湖北文理学院 | 一种机床主轴一维最佳温度测点的确定方法 |
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2014
- 2014-07-24 CN CN201420410471.5U patent/CN204065781U/zh not_active Expired - Fee Related
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