一种带运动规划的丝杠误差补偿方法、设备及介质与流程

本申请涉及误差补偿领域，具体涉及一种带运动规划的丝杠误差补偿方法、设备及介质。

背景技术：

1、在工程和制造实践过程中，滚珠丝杠作为传动装置被广泛的应用于各类机床设备中。滚珠丝杠的精度直接决定运动系统的整体精度，影响到系统的可靠性。滚珠丝杠结构的误差主要来源于制造过程中的多种因素，包括机床精度、制造工艺、材料性质变化等。

2、近年来，滚珠丝杠的螺距误差补偿大多集中于如何在当前插补位置获得更加精确的误差补偿值，而忽视了补偿值变化量对于加工质量的影响。对于一些螺距精度较差的设备或者进行换向运动时，过大的补偿值变化量导致设备运动过程中产生冲击振动，以至于影响加工质量

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本申请提出了一种带运动规划的丝杠误差补偿方法、设备及介质，其中方法包括：

2、获取历史控制周期对应的历史实际补偿量以及历史补偿速度，并确定当前控制周期的期望补偿量；基于所述期望补偿量以及所述历史实际补偿量，确定所述当前控制周期的缺口补偿量；基于所述期望补偿量、所述历史实际补偿量、所述缺口补偿量以及历史补偿速度、预设补偿加速度，确定所述当前控制周期的实际补偿量以及当前补偿速度；基于所述实际补偿量以及所述当前补偿速度，对机床运动进行实时补偿。

3、在一个示例中，所述确定当前控制周期的期望补偿量，具体包括：使用激光干涉仪对每个轴正反两个方向的丝杠误差进行测量，以得到方向测量表；所述方向测量表包括正向测量表以及反向测量表；所述正向测量表的表头包括第一名义位置值以及实际正向测量值，所述反向测量表的表头包括第二名义位置值以及实际反向测量值；所述名义位置值为控制器设定的位置值，实际正向测量值以及实际反向测量值为激光干涉仪测量得到的实际位置；确定当前控制周期的加工速度方向，并基于所述加工速度方向以及所述方向测量表确定当前控制周期的目标位置值；基于所述目标位置值、所述第一名义位置值以及所述第二名义位置值，确定所述当前控制周期的期望补偿量。

4、在一个示例中，所述基于所述加工速度方向以及所述方向测量表确定当前控制周期的目标位置值，具体包括：基于所述加工速度方向，在所述正向测量表以及所述反向测量表中确定对应方向测量表；通过插补得到中间目标位置值，通过比较所述中间目标位置值与实际测量值的大小，确定所述中间目标位置值在所述对应方向测量表中的所处区间；基于所述中间目标位置值以及所处区间的区间端点，通过线性插值的方式确定所述当前控制周期的目标位置值。

5、在一个示例中，所述基于所述中间目标位置值以及所处区间的区间端点，通过线性插值的方式确定所述当前控制周期的目标位置值，具体包括：通过如下公式，确定所述目标位置值：其中，pk′为当前控制周期的目标位置值，pk为中间目标位置，pi′≤pk＜p′i+1，pi′和p′i+1为所处区间的区间端点，pi和pi+1为实际测量值pi′和p′i+1分别对应的名义位置值；所述基于所述目标位置值、所述第一名义位置值以及所述第二名义位置值，确定所述当前控制周期的期望补偿量，具体包括：通过如下公式，确定当前控制周期的期望补偿量：ek＝pk′-pk；其中，ek为期望补偿量。

6、在一个示例中，所述基于所述期望补偿量、所述历史实际补偿量、所述缺口补偿量以及历史补偿速度、预设补偿加速度，确定所述当前控制周期的实际补偿量以及当前补偿速度，具体包括：根据补偿加速度，对运动规划进行分段，以得到第一运动规划段、第二运动规划段以及第三运动规划阶段，并确定所述第一运动规划对应的第一时长与第二运动规划段对应的第二时长；分别确定第一运动规划时间段内的第一实际补偿量以及第一补偿速度、第二运动规划时间段内的第二实际补偿量以及第二补偿速度，以及第三运动规划时间段内的第三实际补偿量以及第三补偿速度；基于所述第一补偿速度、所述第二补偿速度以及所述第三补偿速度，确定当前控制周期的补偿速度；基于所述第一实际补偿量、所述第二实际补偿量以及所述第三实际补偿量，确定当前控制周期的实际补偿量。

7、在一个示例中，所述根据补偿加速度，对运动规划进行分段之前，所述方法还包括：判断所述历史补偿速度与所述缺口补偿量是否同向，以得到第一判断结果；基于所述历史补偿速度，确定所述历史补偿速度在所述当前控制周期下的预测补偿值；判断所述预测补偿值是否大于所述缺口补偿量，以得到第二判断结果；基于所述第一判断结果以及所述第二判断结果，确定所述补偿速度与所述实际补偿量的表达式。

8、在一个示例中，所述基于所述实际补偿量以及所述当前补偿速度，对机床运动进行实时补偿，具体包括：基于所述中间目标位置值，以及所述当前控制周期的实际补偿量，确定当前控制周期下发到驱动器的给定位置；更新当前周期的实际补偿量以及补偿速度。

9、在一个示例中，所述预设补偿加速度的大小与轴最大加速度成正比。

10、本申请还提供了一种带运动规划的丝杠误差补偿设备，包括：至少一个处理器；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行：获取历史控制周期对应的历史实际补偿量以及历史补偿速度，并确定当前控制周期的期望补偿量；基于所述期望补偿量以及所述历史实际补偿量，确定所述当前控制周期的缺口补偿量；基于所述期望补偿量、所述历史实际补偿量、所述缺口补偿量以及历史补偿速度、预设补偿加速度，确定所述当前控制周期的实际补偿量以及当前补偿速度；基于所述实际补偿量以及所述当前补偿速度，对机床运动进行实时补偿。

11、本申请还提供了一种非易失性计算机存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令设置为：获取历史控制周期对应的历史实际补偿量以及历史补偿速度，并确定当前控制周期的期望补偿量；基于所述期望补偿量以及所述历史实际补偿量，确定所述当前控制周期的缺口补偿量；基于所述期望补偿量、所述历史实际补偿量、所述缺口补偿量以及历史补偿速度、预设补偿加速度，确定所述当前控制周期的实际补偿量以及当前补偿速度；基于所述实际补偿量以及所述当前补偿速度，对机床运动进行实时补偿。

12、通过本申请提出的方法能够带来如下有益效果：通过对螺距误差补偿值的运动规划，降低了设备运动过程中的冲击振动，提高加工质量，提升设备在高精度、高稳定性领域的适应能力。能够通过降低螺距补偿值变化量，避免加工冲击问题，从而提升滚珠丝杠系统的性能，为工程领域中需要高精度运动和高质量加工的应用提供更为可靠和稳定的解决方案。

技术特征：

1.一种带运动规划的丝杠误差补偿方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定当前控制周期的期望补偿量，具体包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述加工速度方向以及所述方向测量表确定当前控制周期的目标位置值，具体包括：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于所述中间目标位置值以及所处区间的区间端点，通过线性插值的方式确定所述当前控制周期的目标位置值，具体包括：

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述期望补偿量、所述历史实际补偿量、所述缺口补偿量以及历史补偿速度、预设补偿加速度，确定所述当前控制周期的实际补偿量以及当前补偿速度，具体包括：

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据补偿加速度，对运动规划进行分段之前，所述方法还包括：

7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于所述实际补偿量以及所述当前补偿速度，对机床运动进行实时补偿，具体包括：

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设补偿加速度的大小与轴最大加速度成正比。

9.一种带运动规划的丝杠误差补偿设备，其特征在于，包括：

10.一种非易失性计算机存储介质，存储有计算机可执行指令，其特征在于，所述计算机可执行指令设置为：

技术总结本申请公开了一种带运动规划的丝杠误差补偿方法、设备及介质，其中方法包括：获取历史控制周期对应的历史实际补偿量以及历史补偿速度，并确定当前控制周期的期望补偿量；基于期望补偿量以及历史实际补偿量，确定当前控制周期的缺口补偿量；基于期望补偿量、历史实际补偿量、缺口补偿量以及历史补偿速度、预设补偿加速度，确定当前控制周期的实际补偿量以及当前补偿速度；基于实际补偿量以及当前补偿速度，对机床运动进行实时补偿。能够通过降低螺距补偿值变化量，避免加工冲击问题，从而提升滚珠丝杠系统的性能，为工程领域中需要高精度运动和高质量加工的应用提供更为可靠和稳定的解决方案。技术研发人员：阴雷鸣,李艳林,赵建华,薛祥儒,陈振炜,朱进全受保护的技术使用者：济南邦德激光股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/18