热误差补偿嵌入技术的分析介绍

热误差补偿嵌入技术是热误差模型和数控机床之间的桥梁，其借助外部控制电路装置，利用温度传感器对机床温度敏感点进行测量，再将温度测量值代入热误差模型中进行预测，最后将热误差预测值反馈至数控机床。

热误差模型嵌入技术的作用在于借助外部电路，即图4-1 中的热误差补偿器，调用模型对热误差进行预测，并将预测值传送至机床数控系统，进而机床才能发出控制机床运动的热误差补偿信号，从而实现补偿的功能。

目前最常用的嵌入方法是借助机床数控系统自带的“原点偏移功能”，使机床自动根据预测值下达补偿控制信号，其原理如下：

数控机床中的坐标系分为机床坐标系和工件坐标系。机床坐标系的零点位置是机床生产厂家设定的，在机床使用过程中无法更改。工件坐标系是在机床坐标系的基础上建立的，是机床使用过程中便于编写加工程序所设置的坐标系。因此，机床主轴和工作台的移动量均是相对于工件坐标系原点而言的，原点偏移功能即指通过改变工件坐标系的原点位置，使主轴和工作台也进行相应的调整，以达到微调补偿误差的目的。

目前，市面上绝大多数数控系统是自带“原点偏移功能”的，比如FANUC或SIEMENS，因此，热误差模型嵌入技术的要点在于如何稳定、准确、实时地将热误差预测值传送至数控系统，利用机床扩展I/O 实现此技术是目前较为常用的方法。(www.xing528.com)

机床数控系统的PMC 通过I/O 口，向外部传送或接收外部传来的信号，并存放于寄存器中。利用此功能，可借助外部电路，采用以下技术方案实现补偿嵌入，如图4-11 所示。

图4-11　热误差补偿嵌入技术方案示意图

在图4-11 中，热误差补偿器即上述外部电路，其内部的微控制器被编程写入热误差补偿模型。补偿器需要外接温度传感器，对机床温度敏感点的温度值进行测量，测量值会代入热误差模型中对热误差进行预测。同时，补偿器通过引线，将热误差预测值送入PMC 的内部寄存器中，启用原点偏移功能后，控制器读取对应PMC 内部寄存器中的热误差预测值，最终产生补偿信号，实现补偿的功能。