在大型/重型數控機床的應用中，由（yóu）於發（fā）熱、切削力和軸承（chéng）準靜態負載產生的變形（xíng）嚴重影（yǐng）響著工（gōng）件（jiàn）的加工（gōng）精（jīng）度和加工（gōng）效率。如何實時測（cè）量並補償各種原（yuán）因（yīn）造成的變形成為提升數控機床性能的重要課題。示意圖1中（zhōng）即描述了由（yóu）於主軸軸承發熱而引起（qǐ）的刀具中（zhōng）心（xīn）點位置變化的典型情況（kuàng）。

　　為控製數控機（jī）床的熱變形，傳統（tǒng）的方法是使用應變儀，但這要求有體（tǐ）積大且昂貴的專用控製電子器（qì）件（jiàn），且隻能借助結構的熱（rè）模型進行局部變形測量。同時，這種（zhǒng）建立結構熱模型的方法是一種靜態、線性的、基於結果的測量和補償方法（fǎ），不能滿足加工過（guò）程中對變形進行實時性和（hé）非線性測（cè）量和補（bǔ）償的（de）需要，不能良好的對機床變形進行測量和誤差控製，如圖2所示（shì）。

圖1. 主軸軸承發熱而引起的刀具中（zhōng）心點的位置變化

圖2. 因機床變造成（chéng）的名義運（yùn）動軌跡（jì）和實際運動軌（guǐ）跡的誤差

　　Sintesi SpA公司基於（yú）激光編碼器LASDE構建傳感器測量網絡，可對各種結構數控（kòng）機床實時（shí）進（jìn）行三維空間變形測量和控製（zhì）。

　　1. 激光編碼器LASDE

　　LASDE是（shì）Sintesi公司在精度等級和（hé）成本上都較為（wéi）適用於數控機床應用的激光編碼器，它由激光（guāng）源、激光（guāng）靶和信號處理盒組成，能（néng）夠在長達（dá）2m的長度（dù）內測量5 mm量程的變形，且能夠在較大溫度變化下保（bǎo）證較高的測量（liàng）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（jī）床空間三維測量網絡的構建

　　顯然，由於（yú）數控機床變形的複雜性，僅利用（yòng）激光編碼器進行單軸變形測量（liàng）並不能反映出刀具中心點的變（biàn）形情況。Sintesi的（de）變（biàn）形控製解（jiě）決方案采（cǎi）用多個LASDE激光編（biān）碼器在數控機床上構造傳感器網絡，網絡的基本單（dān）元為光學三（sān）角形，如圖4所示（shì）。采用LASDE激（jī）光編碼器網（wǎng）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（chū）來，發送給數（shù）控係統進行補（bǔ）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行不同（tóng）的空間測（cè）量，其中（zhōng）唯一的要求為每個（gè）網（wǎng）絡側麵具有光學可見性。同時，此解決方案（àn）靈活性很大，可適用於不同的機床（chuáng）構造或各種幾何形（xíng）式的軸。

　　3. 數控機床變形造成的誤差

　　補償數控係統讀取LASDE激光編碼器測量（liàng）的高精度變形值後對誤差進行（háng）補償，修正數控機床的運動，以減小加工（gōng）誤差（chà）、增加加（jiā）工效率，如圖5所（suǒ）示。在使用高速加工工件時，測量和控製的實時性尤為重要，目前比較成熟的方式是（shì）采用實時性較好的測量元件（jiàn）和控製係統來進行，例如LASDE激光編碼器和Orchestra控製係統就能夠實現較高的實（shí）時性。

圖5. 數控機（jī）床變形誤差補償流（liú）程（chéng）

　　通過LASDE構建變形測量和控製（zhì）網（wǎng）絡，能夠有效的提高數控機床的加工精度達80%，這會在大型、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（shàng），大型龍門數控機床在不同的加工位置、不同的加工速（sù）度時（shí）的變形較為複雜（如圖6藍色、紅色兩種加（jiā）工狀態所示），無法用既定的數學模（mó）型進行事先補償，隻能通過實時的多維測量和控製進行良好的補償。

圖6. 大型龍門數控（kòng）機床變形（xíng）示意圖（tú）