數控機床溫度傳感器優(yōu)化布置及新型測溫系統(tǒng)的研究.pdf

1、本文以研究機床熱誤差補償中溫度傳感器的優(yōu)化布置和新型測溫系統(tǒng)的開發(fā)為主要內容。在分析國內外機床熱誤差補償技術研究現狀及其發(fā)展趨勢的基礎上，介紹了溫度傳感器優(yōu)化布置理論在該領域的應用與發(fā)展，自主開發(fā)了新型嵌入式測溫系統(tǒng)，針對CK6140數控機床，提出了溫度傳感器優(yōu)化布置方法，并對該機床建立了熱誤差模型。全文主要內容如下： 第一章，闡述了本論文的研究背景及重要意義，詳細介紹了國內外機床熱誤差補償的研究概況，側重介紹傳感器優(yōu)化布置方面

2、的研究，同時也介紹了溫度測試技術及溫度傳感器的發(fā)展應用概況，概述了本文的研究內容。 第二章，分析機床熱動態(tài)過程，采用有限元分析方法和模態(tài)分析方法，從理論上對機床熱變形過程中的溫度場模態(tài)、熱變形模態(tài)以及機床熱誤差分別加以討論。通過對熱變形模態(tài)與振動模態(tài)的相似性研究，初步達到利用比較成熟的振動模態(tài)理論，求解熱變形模態(tài)問題的目的，為進一步在數控機床熱誤差建模中的傳感器優(yōu)化布置奠定基礎。 第三章，從理論上分析了主軸模型溫

3、度場和熱變形的動態(tài)特性，從時域和頻域分析熱誤差，證明主軸模型中傳感器最佳布置點的存在，從理論上探討機床熱誤差建模中的溫度傳感器優(yōu)化布置的本質，進一步從理論上獲得二維平面模型和三維立體模型的傳感器最佳布置位置，為溫度傳感器最佳布置在機床實際熱誤差補償應用中奠定理論基礎。最后研究機床全局情況，溫度傳感器在機床上的多維優(yōu)化布置。 第四章，嵌入式新型數控機床溫度測試系統(tǒng)的實現。首先對測溫系統(tǒng)進行總體設計，根據系統(tǒng)實際需要，設計系統(tǒng)的軟

4、硬件框架。然后采用32位ARM芯片和DS18B20數字溫度傳感器，根據功能需要設計工作電路。最后是溫度測試系統(tǒng)軟件設計，采用μ C／OS-Ⅱ為內核的嵌入式操作系統(tǒng)作為系統(tǒng)的操作系統(tǒng)，分析測溫程序功能需求，編程實現基于ARM7與DS18820的數字溫度傳感器測溫系統(tǒng)程序。 第五章，數控機床的熱誤差檢測與溫度測量的綜合實驗，采用數控機床CK6140作為研究對象，應用溫度傳感器優(yōu)化布置理論對實驗機床主軸進行溫度傳感器優(yōu)化布置，測量