基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的重型數(shù)控機床定位精度預(yù)測.pdf

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1、基于IBP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的重型數(shù)控機床定位精度預(yù)測口王勝口李莎口衛(wèi)江口苗曉鋒陜西廣播電視大學(xué)工程管理系西安710119摘要：針對重型數(shù)控機床長距離進給系統(tǒng)定位精度不易測量的問題，選取縱向3段位移。根據(jù)國標規(guī)定每一段位移上確定目標位置點7個，采用激光干涉儀對3段位置定位精度進行測量，得到目標位置點的定位精度，利用3層結(jié)構(gòu)的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，預(yù)測全域范圍的定位精度，精度最高可達10．04％。與實測結(jié)果對比分析，此方法可行。關(guān)鍵詞：重型數(shù)控車床定位精度BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)精度預(yù)測中圖分類號：TH115文獻標識碼：A文章編號：1000—4998(2012)07—0047—02數(shù)控機床的定位精度是衡量數(shù)控機床性能的一個

2、1測量過程重要指標，數(shù)控機床定位精度是指機床的移動部件在數(shù)字控制系統(tǒng)控制下，快速或勻速運動時所能達到的圖1為Renishaw公司XLIO雙頻激光干涉儀定位預(yù)設(shè)坐標精度，是數(shù)控機床區(qū)別于普通機床的一個顯精度測量原理圖。來自激光發(fā)射器的光束進入線性干著標志[1J。因此，快速、準確、全面地得到數(shù)控機床的定涉鏡，在此光束被分成兩束，一束光(稱為參考光束)被位精度數(shù)值，是研究數(shù)控機床定位精度的基礎(chǔ)。引向線性反射鏡1，另一束光(測量光束)則穿過分光鏡本文研究對象為某重型數(shù)控車床，其結(jié)構(gòu)特點是到達線性反射鏡2；然后，兩束光都被反射回分光鏡，在縱向進給方向位移長度可達20m。使用雙頻激光干涉此它們重新組合并

3、被導(dǎo)回到激光頭．激光頭內(nèi)的探測儀測量定位精度過程中，要求激光器、分光鏡和反光鏡器監(jiān)測兩束光之間的干涉。組共線，準直光路系統(tǒng)就占用了很長的輔助時間。另在線性測量過程中，一個光學(xué)組件保持靜止不動，外，國標GB／T17421．1-2000中的規(guī)定，要求環(huán)境溫度另一個光學(xué)組件(線性反射鏡2固定在刀架上)沿線性保持恒溫20℃，如此大體積的機床要達到此項要求頗軸移動。通過監(jiān)測測量光束和參考光束之間的光路差有難度。另外，此研究對象由國內(nèi)某機床生產(chǎn)廠家提異的變化，產(chǎn)生定位精度測量值(注意，它是兩個光學(xué)供，該型產(chǎn)品年產(chǎn)量僅幾臺，長時間占用其進行測試，組件之間的差異測量值，與激光發(fā)射器位置無關(guān))。此廠家有實際困

4、難。其縱向進給距離很長，在實際測量測量值可以與被測機器定位系統(tǒng)上的讀數(shù)比較．獲得中，要連續(xù)進行定位精度測量存在很多困難，故得出Z定位誤差。測得的部分位置的定位精度，如表1；圖2軸方向連續(xù)定位精度是一個急待解決的問題I2]。為現(xiàn)場測試圖。目前測量定位精度的方法有一維球列法、球柄儀2基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測法和雙頻激光干涉儀測量法_3]。一維球列法可測量3個方向的誤差，但測量時需手動調(diào)節(jié)數(shù)控機床主軸，不易2．1BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本原理實現(xiàn)自動化，同時采用機械式觸發(fā)測頭，存在一定的接BPfBackPropagationNeuralNetworks)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)即觸變形誤差。在不同的環(huán)境溫度下，由于鋼球和機

5、床的前饋式誤差反傳播神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，其訓(xùn)練過程由兩部分組熱膨脹，測出的實驗數(shù)據(jù)也有較大的誤差。成：信息正向傳播和誤差反向傳播。正向傳播時，輸入利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測某些未知參數(shù)。許多領(lǐng)域都有信息由輸入層經(jīng)隱含層單元處理后傳向輸出層，每一廣泛應(yīng)用，文獻[4]利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測GFSINS角層神經(jīng)元的狀態(tài)只影響下一層神經(jīng)元狀態(tài)。若在輸出速度；文獻[5]利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)了氣含率的全面預(yù)層得不到希望輸出，則轉(zhuǎn)入誤差反向傳播，將誤差信號測。本文利用雙頻激光干涉儀測量3段縱向的機床定沿原神經(jīng)元位精度，采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對本研究對象縱向定位精度連接通路返進行預(yù)測，得到全行程數(shù)據(jù)的定位精度值。回。返回過程中．逐一修改陜

6、西省科技計劃項目(編號：2010JQ7003)各層神經(jīng)元陜西省教育廳資助項目(編號：l1JKO858)陜西廣播電視大學(xué)2011年度科研項目f編號：l1—08一B35)連接的權(quán)值。收稿日期：2012年2月以上過程不機械制造50卷第575期2012／7畫經(jīng)驗和相冤關(guān)文獻．BPI黑_■網(wǎng)絡(luò)采用3層結(jié)構(gòu)，輸一線性干涉鏡I。入層神經(jīng)元個數(shù)激光發(fā)射器隨yiI練樣本的增加一而變化：其隱含層P為2n+l，輸出層同樣有／／,個神經(jīng)-元，采用S型函數(shù)[7]。訓(xùn)練過程如圖3所示。2．3實測結(jié)果分析▲圖2現(xiàn)場測試圖選擇了其中兩段的的定位精度預(yù)測結(jié)果如表2。表1機床定位精度測試結(jié)果／¨mBP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算時間較長，兩位

7、移段相對誤差平#A#B#C#D#E#F#G均為10．04％和15．7l％，最大預(yù)測誤差為#14，達到23．6l8．728．228．130．631．928_324．9％；靠近床頭箱位移段的預(yù)測精度均高于靠近機23．520_328．628．63233．129．1床尾座位移段的預(yù)測精度。26．822．531．43434．234．627．828．822_332．135．735．936．130．73結(jié)論27．533．3