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误差补偿

机械加工术语

误差补偿就是人为地造出一种新的原始误差去抵消当前成为问题的原有的原始误差，并应尽量使两者大小相等，方向相反，从而达到减少加工误差，提高加工精度的目的。

仪器设计中的误差补偿
误差补偿技术是贯穿于每一设计细节的关键技术之一。对仪器仪表进行误差补偿主要是从两方面来考虑的：
(1) 待测对象随环境因素变化而变化，在不同测量条件下，待测量会有较大变化，因而影响测量结果；
(2) 仪器自身的结构或者元件也会随环境条件变化而略有变形或表现出不同品质。
一般而言，对于第一种情况可采用相对测量方法或建立恒定测量条件的方法予以解决，而对于第二种情况应在设计阶段就仔细考虑仪器各组成零件随温度变化的情况，进行反复选材，斟酌每一个细小结构。
仪器设计中误差补偿的主要技术手段
精密测量中的误差补偿技术主要有三种形式：误差分离技术、误差修正技术和误差抑制技术。
误差分离技术
误差分离技术的核心是将有用信号与误差信号进行分离，它有两种方式：基于信号源变换和基于模型参数估计的误差信号分离。基于信号源变换的误差分离技术要建立误差信号与有用信号的确定函数关系，然后再经相应信号处理，进而达到将有用信号与误差信号分离的目的。基于模型参数估计的误差分离技术是在确切掌握了误差作用规律并建立了相应数学模型后，对模型进行求解或估计。
误差修正技术
误差修正技术可分为基于修正量预先获取型和基于实时测量型误差修正技术，其核心是通过某种方式获取误差修正量，再从测量数据中消除误差分量。
误差抑制技术
误差抑制技术是在掌握误差作用规律的情况下在测量系统中预先加入随误差源变量变化而自动调控输入输出，从而达到使误差抵消或消除的目的。一般可分为直接抑制型和反馈抑制型。
仪器设计中三种误差补偿技术的应用特点
图1列出了各种误差补偿技术的特点。
误差分离技术
主要应用于圆度、圆柱度、导轨平行度及轴的回转误差等误差信号测量中，多采用转位法即将测头(或待测对象)放置在不同位置同时或分序对同一待测量进行反复测量，利用确定的位置关系和相同(或已知)的测量条件，根据多次的测量结果按照已经建立的误差模型求解误差信号对测量结果影响值进而达到将误差信号进行分离的目的。
该方法可以较好地解决传感器的漂移问题，当转位数很大时有较好的误差抑制作用。其缺点是需要进行多次(或多位)测量，当误差信号种类较多或不确定时难于建立准确的误差信号变换模型，一般也不适合动态误差补偿。
误差修正技术
主要应用于环境参数如温度等对测量结果的影响以及传感器非线性等情况下的误差补偿。一般利用已知的误差量经简单换算或通过建立简单的误差参数模型直接对测量结果进行补偿。
该方法简单实用，适合于误差影响量已知或能通过测量误差参数简单计算得到的情况，能较好满足当前测控仪器朝计算机技术控制方向发展需要。缺点是必须事先测定误差参数或能够得到其影响量，且能够补偿的误差参数较为单一。
误差抑制技术
主要应用于零位误差补偿，如工作台的零位误差、传感器的零位漂移或闲区误差处理。典型应用有激光测长机的闲区误差消除、定位工作台的机械漂移的抑制等。其核心技术主要是在分析或已获得的误差模型的基础上采用合理的机构或者电路设计使误差抵消或消除，而不必一定要获取误差量或误差修正量。
机械加工中的误差补偿
在机械加工中的误差补偿指：对出现的误差采用修正、抵消、均化、 “钝化”等措施使误差减小或消除。其误差补偿过程为：
(1) 反复检测出现的误差并分析，找出规律，找出影响误差的主要因素，确定误差项目。
(2) 进行误差信号的处理，去除干扰信号，分离不需要的误差信号，找出工件加工误差与在补偿点的补偿量之间的关系，建立相应的数学模型。
(3) 选择或设计合适的误差补偿控制系统和执行机构，以便在补偿点实现补偿运动.
(4) 验证误差补偿的效果，进行必要的调试，保证达到预期要求。
机械加工中误差补偿的类型
实时与非实时误差补偿
实时误差补偿(在线检测误差补偿或动态误差补偿)：加工过程中，实时进行误差检测，并紧接着进行误差补偿，不仅可以补偿系统误差，且可以补偿随机误差。
非实时误差补偿：只能补偿系统误差。
软件与硬件误差补偿
软件补偿：通过计算机对所建立的数学模型进行运算后，发出运动指令，由数控伺服系统完成误差补偿动作。软件与硬件补偿的区分是看补偿信息是由软件还是硬件产生的。软件补偿的动态性能好，机械结构简单、经济、工作方便可靠。
单项与综合误差补偿
综合误差补偿是同时补偿几项误差，比单项误差补偿要复杂，但效率高、效果好。
单维与多维误差补偿
多维误差补偿是在多坐标上进行误差补偿，难度和工作量都比较大，是近儿年来发展起来的误差补偿技术。
机械加工中误差补偿系统的组成
机械加工中误差补偿系统的组成如图2所示。
(1) 误差信号的检测；
(2) 误差信号的处理；
(3) 误差信号的建模：建模是找出工件加工误差与在补偿作用点上补偿控制量之间的关系；
(4) 补偿控制：根据所建立的误差模型和实际加工过程，用计算机计算欲补偿的误差值，输出补偿控制量；
(5) 补偿执行机构：补偿执行机构多用微进给机构完成。
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