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龙图腾网获悉上海交通大学;上海交大智邦科技有限公司申请的专利数字孪生五轴机床轮廓误差预测方法、系统及电子设备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：CN121578742B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-04-21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：202610107113.4，技术领域涉及：G05B19/404；该发明授权数字孪生五轴机床轮廓误差预测方法、系统及电子设备是由沈彬;岳挺;刘乐勇;陈苏琳;金隼;刘顺;吴俊设计研发完成，并于2026-01-27向国家知识产权局提交的专利申请。

本数字孪生五轴机床轮廓误差预测方法、系统及电子设备在说明书摘要公布了：本发明提供了数字孪生五轴机床轮廓误差预测方法、系统及电子设备，属于数控机床精度控制与数字孪生技术领域。该方法通过在数控系统端实时采集伺服轴数据，在线辨识机电参数并估计综合扰动，据此更新自回归外生ARX模型；在数字孪生体端镜像数控系统流程生成插补指令，利用更新的模型预测带偏差的轴位置，经运动学正解得到刀具轨迹，最后通过几何对齐计算轮廓误差。本发明采用上述的数字孪生五轴机床轮廓误差预测方法、系统及电子设备，通过在线辨识与数字孪生技术，实现了对五轴机床加工轨迹轮廓误差的动态、高精度预测，克服了传统静态补偿方法的局限性，为前瞻性工艺优化与精度控制提供了关键依据，有效提升了加工精度与效率。

本发明授权数字孪生五轴机床轮廓误差预测方法、系统及电子设备在权利要求书中公布了：1.数字孪生五轴机床轮廓误差预测方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤S1、在五轴机床的数控系统端，实时采集每个伺服轴的位置指令序列、电流指令序列和实际位置反馈序列，并对所有采集的信号进行时间同步对齐； 步骤S2、基于步骤S1中采集并对齐后的信号，在线辨识每个伺服轴的机电系统动态参数，并据此重构各轴的开环动力学模型，同时估计作用于伺服轴上的综合扰动序列； 其中，机电系统动态参数的辨识基于以下运动方程： ； 其中，为质量矩阵，为科里奥利力与离心力项，C为阻尼系数，K为刚度系数，为摩擦力项，为位置相关扰动项，为轴实际位置，为轴实际速度，为轴实际加速度，为电机指令电流； 步骤S3、利用步骤S2中辨识得到的机电系统动态参数和估计的综合扰动序列，更新自回归外生ARX模型的参数； 其中，自回归外生ARX模型的参数更新采用工具变量法或子空间状态空间法进行闭环辨识； 工具变量法采用如下方式：构造工具变量序列，该工具变量由滞后个采样周期的位置指令序列以及综合扰动序列构成，其中大于或等于自回归外生ARX模型的自回归阶次与外生输入阶次之和； 构建基于ARX结构的二输入二输出ARX模型： ； ； ； 其中，为时刻的系统输出向量，为时刻的系统输入向量，为k-1时刻输出向量对当前k时刻输出的权重系数矩阵；为k-2时刻输出向量对当前k时刻输出的权重系数矩阵；为k-1时刻输入向量对当前k时刻输出的权重系数矩阵；为k-2时刻输入向量对当前k时刻输出的权重系数矩阵；为位置跟随误差；为驱动器输出的电机指令电流；为重构得到的综合扰动序列；为第个采样时刻的插补位置指令； 步骤S4、在五轴机床的数字孪生体端，完整复现数控系统的数控代码解析、刀具轨迹规划与各轴插补运算过程，从而生成各伺服轴的插补指令序列； 步骤S5、将步骤S4生成的各轴插补指令序列，输入至由步骤S3更新的自回归外生ARX模型以及步骤S2重构的开环机电模型中，计算得到包含预测位置偏差的各轴预测位置； 步骤S6、对步骤S5得到的各轴预测位置进行五轴机床的运动学正解计算，获得刀具中心点在工件坐标系下的预测运动轨迹； 步骤S7、将步骤S6得到的预测运动轨迹与理想的名义轨迹进行几何空间对齐，并计算沿名义轨迹各点处的轮廓误差； 其中，计算轮廓误差具体包括： 步骤S71、将预测运动轨迹上的点投影至名义轨迹上寻找最近参考点； 步骤S72、计算预测点与最近参考点之间的空间偏差向量； 步骤S73、将空间偏差向量分解为沿名义轨迹切线方向的切向误差和垂直于切线方向的法向误差，法向误差即为轮廓误差。

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