开放式数控切割机神经网络误差补偿研究

分析了影响数控火焰切割机加工精度的主要因素，利用开放式数控系统的软件开放性，提出了采用IGCAQBP学习算法的神经网络方法来对包括金属热变形、机械传动误差等非线性因素在内的多种因素造成的加工误差进行误差补偿，设计了嵌入开放式数控系统中的神经网络误差补偿器，给出了实用的补偿器使用方法，并对误差补偿功能进行了扩展，仿真结果和实际应用表明该方法稳定有效。
关 键 词 切割机; 误差补偿; 神经网络; 开放式数控

大型数控切割机是大中型零件加工中常用的下料设备。目前常用的切割介质有火焰、等离子体、激光、高压水等。尽管采用这些介质的切割设备各有专长，但是除激光切割机加工精度较高外，采用其余几种切割介质的国产切割设备的加工精度普遍不高。如何提高数控切割机的加工精度是使用单位非常关心的问题。
开放式数控系统是目前数控领域的研究热点，它充分利用了工控机(IPC)中控制软件的可自由修改和配置特性，使用户可以针对不同的使用目的灵活地设计控制模块及配置各种功能，从而达到用较低成本的通用设备，完成过去只有昂贵的专用控制系统才能完成的工作。本文将开放式数控系统应用于数控切割机不但可以降低系统成本，而且利用优越的软件灵活性，可以使数控切割机的加工误差通过软件补偿的方式得以基本消除。

基板都处于一个移动的局部高热源的影响下，加工工件和基板都有明显的热变形。处于加工过程中的板材内部热应力情况复杂，且板材形状在不断变化，属于非线性问题，直接的板材热变形建模十分困难。但是研究发现加工板材的热变形量有明显的规律性，与板材自身参数存在特定的非线性映射关系[1]。
1.2 火焰切割机机床自身的机械传动精度
数控火焰切割机属于大型数控设备，其工作时一般运行速度很低(有时低至0.1 m/min以下)，机床传动系的传动比比较大，因此机床传动系的传动刚性明显偏低。另外设备中零件的加工精度和装配精度不高产生的传动误差以及齿轮回程误差都对机床自身的传动精度有明显影响，从而造成机床在沿轨道方向上有较大运行误差。
1.3 火焰割矩的高度与切割速度
火焰割矩的高度及切割速度都会显著影响割缝的质量和宽度[2]。从而直接影响工件的尺寸精度。