PLC驱动下的激光切割机丝杠误差补偿方法与流程

本发明涉及激光切割设备误差补偿，具体涉及plc驱动下的激光切割机丝杠误差补偿方法。

背景技术：

1、在plc驱动的激光切割机中，通常通过预先标定丝杠定位误差并建立位置补偿表，以提高切割头的定位精度。然而，在加工微小锯齿、密集窄槽或连续折线轮廓时，进给轴会在较短行程内连续反向，前一次换向产生的丝杠螺母副弹性变形尚未完全释放即进入下一次换向，使实际回程误差随换向后的运行距离变化。现有方法通常采用固定反向间隙值进行补偿，无法区分长行程换向与短行程连续换向工况，容易在短行程区域产生过补偿，并使相邻换向点形成方向交替的位置偏移，导致窄槽端部尺寸不一致及微小轮廓局部变形，限制了激光切割机在高频短行程换向工况下的定位精度。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种plc驱动下的激光切割机丝杠误差补偿方法，以解决背景技术中不足。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：plc驱动下的激光切割机丝杠误差补偿方法，包括：

3、控制丝杠运动轴分别沿正向和反向通过预设标定位置，获取各标定位置的实际位置，根据实际位置与对应指令位置之差得到正向位置误差和反向位置误差；

4、在各标定位置执行不同长度的换向测试行程，获取各换向测试行程结束时的实际位移，并从实际位移误差中扣除对应标定位置的位置误差，得到用于表征换向后丝杠螺母副弹性变形释放程度的换向残余误差；

5、根据各换向测试行程长度及对应换向残余误差建立残余误差关系表，并存储于plc，在激光切割过程中，plc根据当前目标位置和运动方向获得当前位置对应的位置误差，并在检测到运动方向改变时记录换向位置；

6、基于当前目标位置与换向位置之间的距离得到换向后行程，根据所述换向后行程从所述残余误差关系表中确定当前换向残余误差，将所述位置误差与当前换向残余误差叠加得到综合丝杠误差，并生成与所述综合丝杠误差方向相反的补偿量；

7、根据所述补偿量修正当前目标位置，并将修正后的目标位置发送至伺服驱动器，以控制激光切割机丝杠运动。

8、优选的，得到换向残余误差，包括：在丝杠运动轴到达预设标定位置后，将所述预设标定位置确定为换向起始位置，记录换向前运动方向及起始实际位置；控制丝杠运动轴改变运动方向并执行不同长度的换向测试行程，根据各换向测试行程对应的起始实际位置和终止实际位置得到实际位移，并根据换向起始位置和测试终止位置得到指令位移，将所述实际位移与指令位移之差确定为实际位移误差；根据换向前运动方向确定换向起始位置对应的起始位置误差，并根据换向后运动方向确定测试终止位置对应的终止位置误差，将所述终止位置误差与起始位置误差之差确定为基础位移误差；从所述实际位移误差中扣除所述基础位移误差，得到换向残余误差，并将所述换向残余误差与换向起始位置、换向方向及换向测试行程长度相关联。

9、优选的，建立残余误差关系表并确定当前换向残余误差，包括：按照换向起始位置和换向后的运动方向对换向残余误差数据进行分组，并按照换向测试行程长度建立各组内换向残余误差的对应关系，形成残余误差关系表；在激光切割过程中，根据当前换向位置及换向后的运动方向确定对应的残余误差数据，当当前换向位置位于相邻两个换向起始标定位置之间时，根据当前换向位置相对于所述两个换向起始标定位置的位置关系确定与当前换向位置对应的残余误差序列；根据当前目标位置与当前换向位置之间的距离得到当前换向后行程，并依据所述当前换向后行程在相邻换向测试行程长度之间的位置关系，从所述残余误差序列中确定当前换向残余误差。

10、优选的，综合丝杠误差的处理，包括：将当前目标位置对应的基础位置误差与当前换向残余误差按照统一的轴向坐标方向进行代数叠加，得到当前综合丝杠误差；根据当前换向后行程确定包围该当前换向后行程的第一测试行程和第二测试行程，并将所述第一测试行程和第二测试行程转换为以当前换向位置为起点的对应轴向位置；分别确定所述对应轴向位置的位置误差，并与相应测试行程对应的换向残余误差叠加，得到第一综合误差和第二综合误差；当所述第一综合误差与第二综合误差的符号相反时，将第一测试行程和第二测试行程之间的区域确定为当前目标位置对应的零交叉过渡区间。

11、优选的，零交叉过渡区间内的误差过渡位置按照以下方式确定：获取第一综合误差和第二综合误差的绝对值，根据二者的绝对值之和分别确定第一综合误差和第二综合误差在所述零交叉过渡区间内的误差幅值比例；根据第一测试行程、第二测试行程以及所述第一综合误差对应的误差幅值比例，确定综合丝杠误差由第一综合误差的方向变化至第二综合误差的方向时对应的误差过渡行程；根据所述误差过渡行程、当前换向位置及换向后的运动方向确定误差过渡位置，使所述误差过渡位置随零交叉两侧综合误差的相对幅值发生偏移。

12、优选的，零交叉过渡区间内的综合丝杠误差修正，包括：分别将第一测试行程至误差过渡行程的距离以及误差过渡行程至第二测试行程的距离确定为第一侧过渡距离和第二侧过渡距离；根据当前换向后行程位于误差过渡行程的第一侧或第二侧，选取对应的过渡距离，并根据当前换向后行程至误差过渡行程的距离与所选过渡距离的比例确定非对称过渡比例；根据当前换向后行程所在一侧对应综合误差的符号确定误差方向，并利用所述非对称过渡比例对当前综合丝杠误差的绝对值进行连续缩放，得到过渡综合误差，使所述过渡综合误差随当前目标位置接近误差过渡位置而连续减小至零。

13、优选的，生成补偿量，包括：判断当前目标位置对应的第一综合误差和第二综合误差是否符号相反；在二者符号相反时，将所述过渡综合误差确定为待补偿误差，在二者符号相同时，将当前综合丝杠误差确定为待补偿误差；根据所述待补偿误差在统一轴向坐标下的方向确定与其方向相反的丝杠补偿方向，并以所述待补偿误差的绝对值确定丝杠补偿幅值，由所述丝杠补偿方向和丝杠补偿幅值形成用于修正当前目标位置的当前补偿量。

14、优选的，根据当前补偿量修正当前目标位置，包括：在检测到丝杠运动轴发生换向时，将换向发生前最后一个目标位置对应的修正目标位置确定为当前换向运动段的修正锚点；以当前换向位置作为换向后行程的起始位置，并按照换向后的运动方向确定换向后行程为零时对应的起始补偿量；获取当前目标位置对应的当前补偿量，将所述当前补偿量与起始补偿量之差确定为补偿增量，并将当前目标位置与当前换向位置的有向位置差确定为换向后目标位移；将所述补偿增量与换向后目标位移进行代数叠加得到修正目标位移，并将所述修正目标位移与修正锚点进行位置合成，得到当前修正目标位置。

15、优选的，修正锚点按照当前换向运动段进行更新，包括：在当前换向运动段内保持所述修正锚点不变，并针对各后续目标位置分别确定对应的当前补偿量及补偿增量，以所述修正锚点为共同位置基准生成对应的修正目标位置；将所述修正目标位置发送至伺服驱动器控制丝杠运动；当检测到下一次运动方向改变时，将该次换向发生前最后形成的修正目标位置更新为下一换向运动段的修正锚点，并根据新的换向位置重新确定对应的起始补偿量。

16、在上述技术方案中，本发明提供的技术效果和优点：

17、本发明相较于现有采用固定反向间隙补偿值或单一位置误差补偿表的丝杠补偿方式，核心区别在于：针对激光切割机在短行程、高频换向过程中丝杠螺母副弹性变形尚未完全释放的工况，将换向后的附加位置偏差从常规位置误差中分离出来，并按照换向起始位置、换向方向及换向后行程建立残余误差关系；在实际切割过程中，plc依据当前换向位置和当前目标位置实时确定换向后行程，并调用与当前工况对应的换向残余误差，再与基础位置误差叠加形成综合丝杠误差。通过该技术手段，使补偿量不再仅由丝杠所在位置或预设固定回程间隙决定，而能够随每次换向后的实际运行距离连续变化，从而适应密集窄槽、微小折线及短行程往复切割中回程误差呈渐变释放的实际状态，减少固定补偿在换向初段造成的过补偿或补偿不足，直接提高连续换向区域的定位一致性和轮廓尺寸稳定性。

18、进一步地，本发明并非将所述基础位置误差与换向残余误差简单叠加后直接反向补偿，而是将二者统一映射至以当前换向位置为起点的换向后行程坐标，根据相邻测试行程节点处综合误差的符号变化确定零交叉过渡区间，并依据零交叉两侧综合误差的实际幅值确定误差过渡位置及对应的非对称过渡尺度，使综合误差在换向后由一方向变化至相反方向时能够连续趋近零值并平滑改变补偿方向；同时，以换向发生前最后形成的修正目标位置作为当前换向段的修正锚点，仅将当前补偿量相对于换向起始补偿量的变化量传递至后续目标位置。由此避免现有技术中绝对补偿量在换向点附近直接切换所造成的位置指令突跳，使前述残余误差补偿、零交叉过渡及后续位置修正形成连续的控制链路，直接降低频繁换向时相邻轮廓段的交替偏移和局部突变误差。