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龙图腾网获悉重庆大学申请的专利一种数控机床全闭环进给系统热膨胀误差快速测量方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN118226798B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-02发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202410339897.4，技术领域涉及：G05B19/404；该发明授权一种数控机床全闭环进给系统热膨胀误差快速测量方法是由李国龙;王龙;李喆裕;徐凯;宁行设计研发完成，并于2024-03-25向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种数控机床全闭环进给系统热膨胀误差快速测量方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种数控机床全闭环进给系统热膨胀误差快速测量方法，将光栅简化为一维模型，基于格林函数法建立光栅的导热微分方程，初步建立光栅温度场模型；基于光栅线性热膨胀，初步建立全闭环进给系统热膨胀误差模型；通过温度传感器与激光干涉仪测量前30分钟内光栅不同位置、时间的温度数据与热误差数据，构建关于热特性参数的多元方程组，通过粒子群优化算法辨识出热特性参数；将辨识出的热特性参数代入初步建立的光栅温度场模型与热误差模型，建立全过程的光栅温度场模型与热误差模型。本发明仅通过短时测量就可以得到全过程不同位置、时间下的光栅温度与热误差数据，减少测量时间，提高测量效率。

本发明授权一种数控机床全闭环进给系统热膨胀误差快速测量方法在权利要求书中公布了：1.一种数控机床全闭环进给系统热膨胀误差快速测量方法，其特征在于，该方法包括以下步骤： 1光栅温度场模型初步建立：将光栅沿读数头运动方向简化为一维模型，并将光栅温度场模型的建立简化为一维热传导问题，建立光栅导热微分方程，基于格林函数法求解微分方程并初步建立光栅温度场模型； 2光栅热误差模型初步建立：基于初步建立的光栅温度场模型，基于光栅的线性热膨胀，初步建立光栅热误差模型； 3光栅温度场模型、热误差模型热特性参数辨识：光栅温度场模型与热误差模型初步建立后，通过温度传感器与激光干涉仪测量前30分钟内光栅不同位置、时间的温度数据与热误差数据，并将位置、时间数据代入温度场模型与热误差模型，构建关于光栅温度场模型与热误差模型热特性参数的多元方程组，通过粒子群优化算法辨识出光栅温度场模型与热误差模型的热特性参数； 4全过程光栅热误差模型建立：将辨识出的热特性参数等代入初步建立的光栅温度场模型与热误差模型，得到全过程的光栅温度场模型与热误差模型，即测量30分钟之后的各个时刻温度场的热误差； 步骤1的光栅温度场模型初步建立，具体为：将光栅沿读数头运动方向简化为一维模型，并将光栅温度场模型的建立简化为一维热传导问题，建立光栅一维导热微分方程，如下式： 边界条件如下： 初始温度分布如下： θx,t＝0,t＝0,0≤x≤L 式中，θx,t为光栅温度场模型，g为热源，为机床加工时光栅读数头与光栅相互摩擦产生的摩擦热，δ为δx函数，P为光栅横截面的周长，A为光栅横截面的面积，θft为环境温度，v为机床加工时光栅读数头的运动速度，k为光栅介质材料导热系数，h,h1,h2为光栅与环境温度θft的换热系数，α为光栅的热扩散系数，L为一维模型下光栅的长度； 通过格林函数法求解光栅一维传热微分方程，初步建立出光栅温度场模型，如下式： 式中，θx,t为初步建立的光栅温度场模型，且： λm为如下超越方程的根： 步骤2的光栅热误差模型初步建立，具体为：基于初步建立的光栅温度场模型，通过光栅的线性热膨胀计算出光栅的一维热变形，初步建立光栅热误差模型，如下式所示： 式中，Ex,t为光栅的一维热变形，αE为光栅膨胀系数，假设它沿着光栅是恒定的； 步骤3的光栅温度场模型、热误差模型热特性参数辨识，具体为：光栅温度场模型与热误差模型初步建立后，通过温度传感器与激光干涉仪测量前30分钟内光栅不同位置、时刻的温度数据θ1x1,t1、θ2x2,t2、...、θnxn,tn与热误差数据E1x1,t1、E2x2,t2、...、Enxn,tn，将温度数据θ1x1,t1、θ2x2,t2、...、θnxn,tn与热误差数据E1x1,t1、E2x2,t2、...、Enxn,tn代入初步建立的光栅温度场模型与热误差模型，建立关于温度场模型与热误差模型热特性参数的多元方程组，其中，h、h1、h2、αE、g为待确定参数，λm为超越方程的根，v、k、α、L为已知参数，θft可通过实际求得；计算出超越方程λm的部分解λ1,λ2,…,λn,n＜m，并结合已知测量温度数据θ1x1,t1、θ2x2,t2、...、θnxn,tn与热误差数据E1x1,t1、E2x2,t2、...、Enxn,tn通过粒子群优化算法迭代出温度预测值θ1′x1,t1、θ2′x2,t2、...、θn′xn,tn与热误差预测值E1′x1,t1、E2′x2,t2、...、En′xn,tn，令： 式中，F为适应度函数，i＝1,2,...,n，n为实际温度测量数据组个数； 通过粒子群优化算法循环迭代出F的最小值，当F取最小值时即可辨识出光栅温度场模型与热误差模型热特性参数h、h1、h2、αE、g； 步骤4的全过程光栅热误差模型建立，具体为：将辨识出的热特性参数h、h1、h2、αE、g、已知参数v、k、α、L、超越方程λm的部分解λ1,λ2,…,λn,n＜m与实际求得的θft代入步骤1与步骤2建立的光栅温度场模型与热误差模型，便得到全过程光栅温度场模型θx,t与热误差模型Ex,t，即测量30分钟之后的各个时刻、各个位置的热误差。

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