在大型/重型數控機床的應用中，由於發熱、切（qiē）削力和軸承準靜態負載產（chǎn）生的（de）變形嚴重影響著工件的（de）加工（gōng）精度和加工效（xiào）率。如何實時測量並補償（cháng）各種原因造成的變形成為提升數控（kòng）機床性能的重要（yào）課題。示意圖1中即描述了由（yóu）於主軸（zhóu）軸（zhóu）承發熱而引起的刀具中心點位置變化（huà）的（de）典型情況。

　　為控製數控機床的熱變形，傳統的方法（fǎ）是使用應變儀，但這要求有體積大且昂貴的專用控製（zhì）電子器件，且隻能（néng）借（jiè）助結構的熱模型進行局部變形測量。同時，這種建立結構熱模型的方法是一種（zhǒng）靜態（tài）、線性的、基於結果的測量和補償方法，不能滿足加（jiā）工過程中對（duì）變形進行實時性和非線性測量和補償的需要，不能良好的（de）對機床變（biàn）形進行測量（liàng）和誤差控製，如圖2所示。

圖1. 主（zhǔ）軸軸承發熱（rè）而引起的刀具中心點的位置（zhì）變化（huà）

圖2. 因機床變（biàn）造成的名義運動軌跡和實際運動軌跡的誤差

　　Sintesi SpA公（gōng）司基（jī）於激光編碼器LASDE構建傳感（gǎn）器（qì）測量網絡，可對各（gè）種結構數（shù）控機床實時進行三維空間（jiān）變（biàn）形測量和控（kòng）製。

　　1. 激光（guāng）編碼器LASDE

　　LASDE是Sintesi公（gōng）司在精度等級和成本上都較為適用於（yú）數控機床應用的激光編碼（mǎ）器，它由激光源、激光靶和信號處理盒組成，能夠在長達2m的長度內測量5 mm量（liàng）程的（de）變形，且能夠在（zài）較大溫度變化下保證較高（gāo）的測量精度，LASDE技術參數見圖3。

圖3. 激光編碼器LASDE參數表

　　2. 數控機床空間三維測量網（wǎng）絡的構建

　　顯然，由於數控機床變形的複雜性，僅（jǐn）利用激光編碼器（qì）進行單軸變形測量並不能反映出刀具中心點（diǎn）的變形情況。Sintesi的變形（xíng）控製解決方案采用多個LASDE激光編碼器在數控機床上構造傳感（gǎn）器網絡，網（wǎng）絡的基本單元為光學三角形，如圖4所示。采用LASDE激光編碼器網絡的方式，能夠實時、高精度地將（jiāng）刀具中心點的三維變形量測量出來，發送給數控係統進行補償。

圖4. 基於激光編碼器LASDE構建傳感器網絡

　　根據特定的應用，也可以構建為二維或三維網絡進（jìn）行不同（tóng）的空間測量，其（qí）中唯一的要求為每個網絡側麵具有光學可見性。同時，此解決方案靈活性很大（dà），可適用於（yú）不同的機床（chuáng）構造或各種幾何形式的軸。

　　3. 數控機床變形造成的（de）誤差

　　補償數控係統讀取LASDE激光編碼器測量的高（gāo）精度變形值後對誤（wù）差進行補償，修正數控機床的運動，以減小加工誤差、增加加工效率，如圖（tú）5所示。在使用高速（sù）加（jiā）工（gōng）工件時，測量和控製的實時性尤為（wéi）重要，目前比較成熟的方式（shì）是采用實時性較好的（de）測量元件和控製係統來進行，例如LASDE激光編碼器和Orchestra控製（zhì）係統就能夠實（shí）現較高的實時性。

圖5. 數控機床變（biàn）形誤差（chà）補償（cháng）流程

　　通過LASDE構建變形測量和控製網絡，能夠有效的提高數（shù）控機（jī）床的加工精度達80%，這（zhè）會在大型、重型數控機床包括龍門機床以及CMM測量機上有廣泛的應用。事實上，大型龍（lóng）門數控機床在不同（tóng）的加工（gōng）位置、不（bú）同的加工速度（dù）時的變形較為複雜（如圖6藍色、紅色兩種加工狀態所示），無（wú）法用既定的數學模型進行事先補償，隻能通過實時的多維測量（liàng）和控製進行良好的補償。

圖6. 大型龍門數控機床變形示意圖