專利名稱：一種新式精密數(shù)控機床檢測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種加工工件的參數(shù)檢測裝置，尤其是涉及一種新式精密數(shù)控機床檢測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和數(shù)控機床應(yīng)用的不斷擴大，如何提高數(shù)控機床的加工效率和質(zhì)量，如何保證其加工精度，是數(shù)控機床在使用上的關(guān)鍵問題。將檢測技術(shù)融于數(shù)控加工的內(nèi)容之中是解決該問題的主要方式。根據(jù)測量的實時性，可分為實時測量、在線測量和離線測量。就目前技術(shù)水平來看，實時測量如激光檢測、 圖像實時處理測量等，在實際生產(chǎn)中普遍應(yīng)用還存在很大困難。在線檢測是在加工的過程中實時對刀具或加工工件進行檢測，并依據(jù)檢測的結(jié)果做出相應(yīng)的處理。在加工工藝設(shè)計時，一般要遵守工序集中原則和基準重合原則。工序集中原則體現(xiàn)了數(shù)控機床特別是加工中心的加工特點，而基準重合原則在具體實踐中并不容易做到。首先，工件定位時難做到工藝基準、測量基準、工件原點(編程原點)重合在機床坐標系中的某一個位置上。其次，在加工中若采用離線測量方式，不僅因停機檢測會造成時間上的損失，而且卸下工件測量后繼續(xù)加工將不可避免地要產(chǎn)生二次定位誤差。對加工高精度工件來說，這是影響工件質(zhì)量的主要原因之一。因此，在線測量是目前技術(shù)下的一種可靠而有效的方法。采用在線測量的方式，能使操作者及時發(fā)現(xiàn)工件存在的問題，并反饋給數(shù)控系統(tǒng)。 據(jù)抽樣調(diào)查，目前我國因產(chǎn)品質(zhì)量問題，如廢品、次品、返修品等，所造成的經(jīng)濟損失約為產(chǎn)值的10% 15%，而在線測量技術(shù)應(yīng)用于數(shù)控系統(tǒng)，其最直接的經(jīng)濟效益就在于既節(jié)省了工時又提高了測量精度。而且由于利用了機床數(shù)控系統(tǒng)的功能，又使得數(shù)控系統(tǒng)能及時得到檢測系統(tǒng)所反饋的信息，從而能及時修正系統(tǒng)誤差和隨機誤差，以改變機床的運動參數(shù)， 更好地保證加工質(zhì)量，促進加工測量一體化的發(fā)展?？梢灶A(yù)見，在線測量技術(shù)在數(shù)控機床中的應(yīng)用未來具有廣闊的前景。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種新式精密數(shù)控機床檢測系統(tǒng)，以便提高超精密數(shù)控機床加工精度和生產(chǎn)效率等。本發(fā)明設(shè)有精密數(shù)控機床、伺服系統(tǒng)、數(shù)控系統(tǒng)(CNC)、傳感器、多通道傳感器接口電路、單片機、無線數(shù)傳模塊和工控機。伺服系統(tǒng)輸入端與數(shù)控系統(tǒng)連接，伺服系統(tǒng)輸出端與精密數(shù)控機床的電機連接， 傳感器安裝在精密數(shù)控機床上，可隨精密數(shù)控機床進行一起運動。傳感器的輸出端與多通道傳感器接口電路輸入端連接，多通道傳感器接口電路輸出端接單片機，單片機通過多通道傳感器接口電路控制傳感器進行數(shù)據(jù)采集，單片機與無線數(shù)傳模塊連接，無線數(shù)傳模塊通過串口與工控機連接，工控機通過無線數(shù)傳模塊與單片機進行通訊。在工控機中設(shè)有在線檢測與誤差補償軟件，由在線檢測與誤差補償軟件生成機床在線檢測程序，工控機通過局域網(wǎng)將機床在線檢測程序傳送給數(shù)控系統(tǒng)，數(shù)控系統(tǒng)通過伺服系統(tǒng)驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動，從而進行在線檢測。然后在線檢測與誤差補償軟件對傳感器采集的數(shù)據(jù)進行處理，從而生成誤差補償程序，工控機通過局域網(wǎng)將誤差補償程序傳送給數(shù)控系統(tǒng)，數(shù)控系統(tǒng)通過伺服系統(tǒng)驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動，從而進行補償加工。由在線檢測與誤差補償軟件生成機床在線檢測程序，工控機通過局域網(wǎng)將精密數(shù)控機床在線檢測程序傳送給數(shù)控系統(tǒng)。在線檢測與誤差補償軟件設(shè)有系統(tǒng)設(shè)置模塊、在線檢測程序生成模塊、通訊模塊、 數(shù)據(jù)處理模塊、仿真模塊、在線幫助模塊、誤差補償模塊與檢測結(jié)果輸出模塊。傳感器的測量方式可以為接觸式或非接觸式。本發(fā)明采用點對多點無線串口通訊可實現(xiàn)多個傳感器(可安裝在一臺或多臺機床)同時在線檢測，可以節(jié)約成本，提高檢測效率。另外，采用無線方式，解決了由于機床密封性好而導(dǎo)致的往外引線困難以及引線過長影響信號質(zhì)量的問題，保證了檢測精度。另外， 本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡單，成本低，安裝、移動方便，設(shè)置靈活，適合在各種環(huán)境下工作。


圖1為本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)組成框圖。圖2為本發(fā)明實施例采用的點對多點無線串口通訊原理圖。圖3為本發(fā)明實施例的在線檢測與誤差補償軟件的總體結(jié)構(gòu)框圖。圖4為本發(fā)明實施例的在線檢測與誤差補償軟件工作流程圖。以下給出圖1 4中的各主要配件的代號
1超精密數(shù)控機床，2伺服系統(tǒng)，3數(shù)控系統(tǒng)(CNC)，4傳感器，5多通道傳感器接口電路， 6單片機，7無線數(shù)傳模塊，8工控機；
A在線檢測與誤差補償軟件，B系統(tǒng)設(shè)置模塊，C在線檢測程序生成模塊，D通訊模塊，E 數(shù)據(jù)處理模塊，F(xiàn)仿真模塊，G在線幫助模塊，H誤差補償模塊，I檢測結(jié)果輸出模塊
具體實施例方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的說明。本發(fā)明實施例所用的超精密數(shù)控機床為瑞士 MFP. 125. 65. 65磨床，數(shù)控系統(tǒng) (CNC)采用SINuMERIK 840D數(shù)控系統(tǒng)，無線數(shù)傳模塊采用上海桑博電子科技有限公司的 STR-15型大功率無線數(shù)傳模塊。參見圖1 4，本發(fā)明設(shè)有超精密數(shù)控機床1、伺服系統(tǒng)2、數(shù)控系統(tǒng)(CNC)3、傳感器4、多通道傳感器接口電路5、單片機6、無線數(shù)傳模塊7、工控機8和在線檢測與誤差補償軟件A。伺服系統(tǒng)2輸入端與數(shù)控系統(tǒng)3連接，伺服系統(tǒng)2輸出端與精密數(shù)控機床1的電機連接，傳感器4安裝在精密數(shù)控機床1上，可隨精密數(shù)控機床1進行一起運動。傳感器4 的輸出端與多通道傳感器接口電路5輸入端連接，多通道傳感器接口電路5輸出端接單片機6，單片機6通過多通道傳感器接口電路5控制傳感器4進行數(shù)據(jù)采集，單片機6與無線數(shù)傳模塊7連接，無線數(shù)傳模塊7通過串口與工控機8連接，工控機8通過無線數(shù)傳模塊7 與單片機6進行通訊。在工控機8中設(shè)有在線檢測與誤差補償軟件A，由在線檢測與誤差補償軟件A生成
4機床在線檢測程序，工控機8通過局域網(wǎng)將機床在線檢測程序傳送給數(shù)控系統(tǒng)3，數(shù)控系統(tǒng) 3通過伺服系統(tǒng)2驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動，從而進行在線檢測。然后在線檢測與誤差補償軟件A對傳感器4采集的數(shù)據(jù)進行處理，從而生成誤差補償程序，工控機8通過局域網(wǎng)將誤差補償程序傳送給數(shù)控系統(tǒng)3，數(shù)控系統(tǒng)3通過伺服系統(tǒng)2驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動，從而進行補償加工。由在線檢測與誤差補償軟件A生成機床在線檢測程序，工控機8通過局域網(wǎng)將精密數(shù)控機床在線檢測程序傳送給數(shù)控系統(tǒng)3。在線檢測與誤差補償軟件A設(shè)有系統(tǒng)設(shè)置模塊B、在線檢測程序生成模塊C、通訊模塊D、數(shù)據(jù)處理模塊E、仿真模塊F、在線幫助模塊G、誤差補償模塊H和檢測結(jié)果輸出模塊
Io各模塊的主要功能如下
1)系統(tǒng)設(shè)置模塊B用于設(shè)定在線檢測系統(tǒng)各項系統(tǒng)參數(shù)，包括傳感器的采樣頻率、系統(tǒng)誤差的設(shè)定和標度變化比值的設(shè)定等。2)在線檢測程序生成模塊C主要用于完成工件待測信息的輸入，生成檢測主程序。3)通訊模塊D用于完成將機床在線檢測程序和誤差補償程序通過局域網(wǎng)傳送給數(shù)控系統(tǒng)，以及完成對傳感器測量數(shù)據(jù)的接收。4)數(shù)據(jù)處理模塊E用于完成對測量點坐標進行處理和各種尺寸及精度計算。通過打開測量結(jié)果數(shù)據(jù)文件，獲得測量點坐標信息，對測量數(shù)據(jù)進行標度變化，系統(tǒng)誤差補償?shù)阮A(yù)處理，再進行相應(yīng)的運算處理最終得到檢測結(jié)果。5)仿真模塊F用于在加工之前或加工中，通過軟件對在線檢測程序和誤差補償進行仿真，模擬實際在線檢測全過程。6)在線幫助模塊G用于以文檔形式對軟件各部分操作進行詳細解釋，方便用戶使用。7)誤差補償模塊H主要用于是對實際的檢測結(jié)果與理論的檢測結(jié)果進行比較， 從而生成誤差補償程序。8)檢測結(jié)果輸出模塊工主要用于對數(shù)據(jù)處理后的測量結(jié)果以一定的格式顯示打印，形成檢測報告。在線檢測與誤差補償軟件的工作流程為首先進入系統(tǒng)設(shè)置模塊設(shè)定好檢測系統(tǒng)參數(shù)，由在線檢測程序生成模塊生成在線檢測程序，其次運行通訊模塊將程序通過局域網(wǎng)傳送給數(shù)控系統(tǒng)，數(shù)控系統(tǒng)收到檢測程序后開始檢測，打開仿真模塊進行實時仿真，同時單片機控制傳感器進行數(shù)據(jù)采集，并將采集得到的數(shù)據(jù)通過無線數(shù)傳模塊傳送給共控機，接下來運行數(shù)據(jù)處理模塊讀取測量數(shù)據(jù)并進行處理，若檢測結(jié)果符合要求，則進入檢測結(jié)果輸出模塊輸出檢測結(jié)果，若檢測結(jié)果不符合要求則進入誤差補償模塊生成誤差補償程序進行補償加工，直到檢測結(jié)果符合要求再輸出檢測結(jié)果。
權(quán)利要求
1. 一種新式精密數(shù)控機床檢測系統(tǒng)，其特征在于設(shè)有精密數(shù)控機床、伺服系統(tǒng)、數(shù)控系統(tǒng)、傳感器、多通道傳感器接口電路、單片機、無線數(shù)傳模塊和工控機；伺服系統(tǒng)輸入端與數(shù)控系統(tǒng)連接，伺服系統(tǒng)輸出端與精密數(shù)控機床的電機連接，傳感器安裝在精密數(shù)控機床上， 可隨精密數(shù)控機床進行一起運動，傳感器的輸出端與多通道傳感器接口電路輸入端連接， 多通道傳感器接口電路輸出端接單片機，單片機通過多通道傳感器接口電路控制傳感器進行數(shù)據(jù)采集，單片機與無線數(shù)傳模塊連接，無線數(shù)傳模塊通過串口與工控機連接，工控機通過無線數(shù)傳模塊與單片機進行通訊；在工控機中設(shè)有在線檢測與誤差補償軟件，在線檢測與誤差補償軟件設(shè)有系統(tǒng)設(shè)置模塊、在線檢測程序生成模塊、通訊模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、仿真模塊、在線幫助模塊、誤差補償模塊與檢測結(jié)果輸出模塊。
全文摘要
一種新式精密數(shù)控機床檢測系統(tǒng)，設(shè)有精密數(shù)控機床、伺服系統(tǒng)、數(shù)控系統(tǒng)、傳感器、多通道傳感器接口電路、單片機、無線數(shù)傳模塊和工控機。伺服系統(tǒng)輸入端與數(shù)控系統(tǒng)連接，伺服系統(tǒng)輸出端與精密數(shù)控機床的電機連接，傳感器安裝在精密數(shù)控機床上，可隨精密數(shù)控機床進行一起運動。傳感器的輸出端與多通道傳感器接口電路輸入端連接，多通道傳感器接口電路輸出端接單片機，單片機通過多通道傳感器接口電路控制傳感器進行數(shù)據(jù)采集，單片機與無線數(shù)傳模塊連接，無線數(shù)傳模塊通過串口與工控機連接，工控機通過無線數(shù)傳模塊與單片機進行通訊。
文檔編號G05B19/402GK102478818SQ20101055332
公開日2012年5月30日 申請日期2010年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月22日
發(fā)明者孫文秀 申請人:大連創(chuàng)達技術(shù)交易市場有限公司