减少机床内的摩擦制造技术

本发明专利技术涉及一种用于减少机床(MT)内的摩擦的计算机实现的方法，其包括方法步骤：a)读取(S1)用于近似给定机床内的摩擦补偿的多个替代模型(SM)，其中，每个替代模型(SM1、

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】减少机床内的摩擦


[0001]本专利技术涉及一种用于减少机床内的摩擦的计算机实现的方法和装置。

技术介绍

[0002]计算机数控(CNC)机器是即使对于复杂形状也能够自动地以高精度生产工件的机床。这些机床能够在工业中以高精度来制造。然而，机床内的摩擦，即机械组件之间的摩擦，会在机床的受控位置和实际执行位置之间产生偏差。由于摩擦引起的这种偏差会影响所生产的零部件的目标公差。
[0003]因此，需要减少机床的机械零部件之间的摩擦。具有经调整的参数的摩擦补偿控制器校正了在制造期间引入反向力所造成的误差。由于力的变化和不同机器零部件的所得到的摩擦，必须为每个机器单独设置控制器。此外，在机器的使用寿命期间，必须重新校准这些参数。
[0004]传统上，专业技术人员手动地调整这些参数，需要中断生产计划并使机器停机。此外，在专业技术人员之间的不规则的调整和不一致的质量可能会导致公差损失，并且因而降低成品零部件的质量。

技术实现思路

[0005]因此，本专利技术的目的是改进机床内的摩擦补偿。
[0006]本专利技术的目的是通过独立权利要求的特征来解决的。从属权利要求包含了本专利技术的进一步改进。
[0007]根据第一方面，本专利技术提供了一种用于减少机床内的摩擦的计算机实现的方法，包括方法步骤：a)读取用于近似给定机床内的摩擦补偿的多个替代模型，其中，每个替代模型被配置成使得其将摩擦补偿结果值分配给给定摩擦补偿参数集以减少机床内的摩擦，并且其中，将加权因子分配给每个替代模型，所述加权因子代表替代模型对机床的拟合优度，b)读取摩擦补偿参数集，c)使用所述补偿参数集确定每个替代模型的摩擦补偿结果值，d)使用相应替代模型的相应加权因子确定摩擦补偿结果值的加权平均摩擦补偿值，e)基于加权平均摩擦补偿值确定摩擦补偿参数集的质量指示器，f)如果所述质量指示器满足了给定质量标准，则输出摩擦补偿参数集，或者否则重复步骤b)至e)直到质量指示器满足给定质量标准，g)将所输出的摩擦补偿参数集应用于所述机床以减少所述机床内的摩擦。
[0008]如果没有不同地指示，则术语“运算”、“执行”、“计算机实现的”、“计算”、“确定”、“生成”、“配置”、“重构”等优选地与改变和/或生成数据的动作和/或过程和/或步骤相关，其中，数据可以特别地呈现为物理数据，并且其可以是由计算机或处理器执行的。术语“计
算机”可以被广义地解释，并且可以是个人计算机、服务器、移动计算设备或诸如中央处理单元(CPU)或微处理器之类的处理器。
[0009]机床可以例如是计算机数控(CNC)机床。替代模型优选地是计算机化模型，其被配置成近似或拟合机床内的摩擦补偿行为。在机床内，摩擦补偿（即，例如应用相反力或平衡力以减少摩擦力）取决于用于控制机床的所应用的摩擦补偿参数集。
[0010]替代模型可以例如是拟合模型、回归模型或人工神经网络。优选地，替代模型适于表示物理行为，即，特别是机床的机器零部件之间由于内力而产生的摩擦。摩擦补偿参数集可被理解为是替代模型的输入值。此外，摩擦补偿参数集被输入用于设定机床以便减少内部摩擦力。加权因子优选地表示相应替代模型正确地再现机床内的摩擦补偿响应的可能性。换句话说，加权因子表示相应替代模型对机床的摩擦补偿响应的拟合优度。
[0011]所提出的方法具有的优点是，可以以自动的方式找到用于设定机床的优化的摩擦补偿参数集，使得在机床内减少内部摩擦。此外，由于计算速度，所述方法可以现场（即与机床的操作并行）应用。
[0012]摩擦补偿参数集用于设定机床，使得例如以减少机器零部件之间的摩擦力的方式应用反向力来。需要较少的校准工作来校准机床和/或可以获得更好的校准结果。此外，本专利技术尤其可应用于未知机器。
[0013]本专利技术能够使用近似优选类似机床的摩擦力的多个替代模型来确定用于机床内的摩擦补偿的优化参数集。
[0014]在根据本专利技术的第一方面的计算机实现的方法的一个优选实施例中，可以基于应用的摩擦补偿参数集来测量机床的真实摩擦补偿结果值，可以根据从相应替代模型得到的每个摩擦补偿结果值与测量的真实摩擦补偿结果值之间的差异来修改相应替代模型的每个加权因子，并且可以重复上述步骤b)至g)。
[0015]通过基于在真实机床处测量的所得到的摩擦补偿结果值来调整所使用的替代模型的加权因子，可以优化针对该机床的摩擦补偿的近似。优选地，迭代地执行替代模型的加权因子的调整和摩擦补偿参数的应用，直到达到给定的停止标准。这种停止标准例如可以是特定摩擦补偿质量、期满的调整时间、或者发现所选的参数集已经最佳地适合实际的机床。
[0016]在根据本专利技术的第一方面的计算机实现的方法的另外的实施例中，可以基于给定的多个数据集借助于回归方法生成多个替代模型，其中，每个数据集包括摩擦补偿参数集和在相应机床内所得到的减少的摩擦的对应摩擦补偿结果值。
[0017]优选地，用于生成机床的替代模型的这种数据集被存储在数据库中。基于可用的数据，可以借助于回归方法针对每个数据集单独地训练替代模型。替代模型的学习目标是估计针对给定参数集的摩擦补偿结果。因此，所提供的数据集可以用作用于训练这些替代模型的训练数据。可能的回归技术例如是线性和多项式模型、回归树、人工神经网络或高斯过程。
[0018]在根据本专利技术的第一方面的计算机实现的方法的一个实施例中，可以基于真实机床处的摩擦测量结果来生成数据集。
[0019]在根据本专利技术的第一方面的计算机实现的方法的一个实施例中，可以基于机床的专用计算机辅助仿真来生成数据集。
[0020]数据集可被存储在数据库中。提供数据集用于替代模型生成以用于机床内的摩擦补偿。
[0021]在根据本专利技术的第一方面的计算机实现的方法的一个实施例中，摩擦补偿参数集可以借助于拟合度函数来生成，其中，拟合度函数取决于替代模型和相应的加权因子。
[0022]摩擦补偿参数集可以使用拟合度函数基于参数空间的计算机化搜索来确定。拟合度函数优选地使用替代模型和相应的加权因子来计算标量值，该标量值用作所使用参数集的质量的指示器。
[0023]在根据本专利技术的第一方面的计算机实现的方法的一个实施例中，可以基于机床的机器特定标识数据来选择多个替代模型。
[0024]优选地，机床的机器特定标识数据包括制造信息数据和/或机器类型数据。通过使用机床的先验知识，可以进一步改进优化过程。优选地，在针对所选择的机床开始现场优化过程之前，预先选择用于近似机床的摩擦补偿响应的多个替代模型。因此，可以排除例如不是非常适合于近似该机床的附加替代模型。
[0025]根据第二方面，本专利技术涉及一种用于减少机床内的摩擦的装置，包括：a)输入单元，其被配置成读取用于近似给定机床内的摩擦补偿的多个替代模型，其中，每个替代模型被配置成使得其将摩擦补偿结果值分配给给定摩擦补偿参数集以用于减少机床内的摩擦，并且其中，加权因子被分配给每个替代模型，所述加权因子代表替代模型对机床的拟合优度，b)分析单元，其被配置成：
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于减少机床(MT)内的摩擦的计算机实现的方法，包括方法步骤：a)读取(S1)用于近似给定机床内的摩擦补偿的多个替代模型(SM)，其中，每个替代模型(SM1、
…
、SMm)被配置成使得其将摩擦补偿结果值分配给给定摩擦补偿参数集以用于减少机床内的摩擦，并且其中，将加权因子(w1、
…
、wm)被分配给每个替代模型(SM1、
…
、SMm)，所述加权因子代表替代模型对机床的拟合优度，b)读取(S2)摩擦补偿参数集(CP)，c)使用所述补偿参数集(CP)确定(S3)针对每个替代模型(SM1、
…
、SMm)的摩擦补偿结果值(CPR1、
…
、CPRm)，d)使用相应替代模型(SM1、
…
、SMm)的相应加权因子(w1、
…
、wm)来确定(S4)所述摩擦补偿结果值的加权平均摩擦补偿值(CPRav)，e)基于所述加权平均摩擦补偿值(CPRav)确定(S5)用于所述摩擦补偿参数集(CP)的质量指示器(Q)，f)如果所述质量指示器(Q)满足了给定质量标准(QC)，则输出(S6)所述摩擦补偿参数集(CPopt)，或者否则重复(S7)步骤b)至e)直到所述质量指示器满足了所述给定质量标准，g)将所输出的摩擦补偿参数集(CPopt)应用于(S8)所述机床以用于减少所述机床内的摩擦。2.根据权利要求1所述的计算机实现的方法，还包括以下步骤：
‑
基于所应用的摩擦补偿参数集(CPopt)测量(S9)所述机床的真实摩擦补偿结果值(CPR_MT)，
‑
根据由相应替代模型产生的测量的真实摩擦补偿结果值与每个摩擦补偿结果值(CPR1、
…
、CPRm)之间的差异，修改(S10)相应替代模型(SM1、
…
、SMm)的每个加权因子(w1、
…
、wm)，以及
‑
重复权利要求1的步骤b)至g)。3.根据前述权利要求中任一项所述的计算机实现的方法，其中，所述多个替代模型(SM1、
…
、SMn)是借助于回归方法(RM)基于给定的多个数据集(DATA)来生成(S0)的，其中，每个数据集(DATA)包括摩擦补偿参数集和相应的机床内的所产生的减少的摩擦的对应摩擦补偿结果值。4.根据权利要求3所述的计算机实现的方法，其中，所述数据集(DATA)是基于真实机床处的摩擦测量结果而生成的。5.根据权利要求3所述的计算机实现的方法，其中，所述数据集(DATA)是基...

【专利技术属性】
技术研发人员：D，
申请(专利权)人：西门子股份公司，
类型：发明
国别省市：