CN102478818A

CN102478818A - 一种新式精密数控机床检测系统

Info

Publication number: CN102478818A
Application number: CN2010105533254A
Authority: CN
Inventors: 孙文秀
Original assignee: Dalian Chuangda Technology Trade Market Co Ltd
Current assignee: Dalian Chuangda Technology Trade Market Co Ltd
Priority date: 2010-11-22
Filing date: 2010-11-22
Publication date: 2012-05-30

Abstract

一种新式精密数控机床检测系统，设有精密数控机床、伺服系统、数控系统、传感器、多通道传感器接口电路、单片机、无线数传模块和工控机。伺服系统输入端与数控系统连接，伺服系统输出端与精密数控机床的电机连接，传感器安装在精密数控机床上，可随精密数控机床进行一起运动。传感器的输出端与多通道传感器接口电路输入端连接，多通道传感器接口电路输出端接单片机，单片机通过多通道传感器接口电路控制传感器进行数据采集，单片机与无线数传模块连接，无线数传模块通过串口与工控机连接，工控机通过无线数传模块与单片机进行通讯。

Description

一种新式精密数控机床检测系统

技术领域

本发明涉及一种加工工件的参数检测装置，尤其是涉及一种新式精密数控机床检测系统。

背景技术

随着数控技术的不断发展和数控机床应用的不断扩大，如何提高数控机床的加工效率和质量，如何保证其加工精度，是数控机床在使用上的关键问题。

将检测技术融于数控加工的内容之中是解决该问题的主要方式。根据测量的实时性，可分为实时测量、在线测量和离线测量。就目前技术水平来看，实时测量如：激光检测、图像实时处理测量等，在实际生产中普遍应用还存在很大困难。在线检测是在加工的过程中实时对刀具或加工工件进行检测，并依据检测的结果做出相应的处理。在加工工艺设计时，一般要遵守工序集中原则和基准重合原则。工序集中原则体现了数控机床特别是加工中心的加工特点，而基准重合原则在具体实践中并不容易做到。首先，工件定位时难做到工艺基准、测量基准、工件原点(编程原点)重合在机床坐标系中的某一个位置上。其次，在加工中若采用离线测量方式，不仅因停机检测会造成时间上的损失，而且卸下工件测量后继续加工将不可避免地要产生二次定位误差。对加工高精度工件来说，这是影响工件质量的主要原因之一。因此，在线测量是目前技术下的一种可靠而有效的方法。

采用在线测量的方式，能使操作者及时发现工件存在的问题，并反馈给数控系统。据抽样调查，目前我国因产品质量问题，如废品、次品、返修品等，所造成的经济损失约为产值的10％～15％，而在线测量技术应用于数控系统，其最直接的经济效益就在于既节省了工时又提高了测量精度。而且由于利用了机床数控系统的功能，又使得数控系统能及时得到检测系统所反馈的信息，从而能及时修正系统误差和随机误差，以改变机床的运动参数，更好地保证加工质量，促进加工测量一体化的发展。可以预见，在线测量技术在数控机床中的应用未来具有广阔的前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新式精密数控机床检测系统，以便提高超精密数控机床加工精度和生产效率等。

本发明设有精密数控机床、伺服系统、数控系统(CNC)、传感器、多通道传感器接口电路、单片机、无线数传模块和工控机。

伺服系统输入端与数控系统连接，伺服系统输出端与精密数控机床的电机连接，传感器安装在精密数控机床上，可随精密数控机床进行一起运动。传感器的输出端与多通道传感器接口电路输入端连接，多通道传感器接口电路输出端接单片机，单片机通过多通道传感器接口电路控制传感器进行数据采集，单片机与无线数传模块连接，无线数传模块通过串口与工控机连接，工控机通过无线数传模块与单片机进行通讯。

在工控机中设有在线检测与误差补偿软件，由在线检测与误差补偿软件生成机床在线检测程序，工控机通过局域网将机床在线检测程序传送给数控系统，数控系统通过伺服系统驱动电机转动，从而进行在线检测。然后在线检测与误差补偿软件对传感器采集的数据进行处理，从而生成误差补偿程序，工控机通过局域网将误差补偿程序传送给数控系统，数控系统通过伺服系统驱动电机转动，从而进行补偿加工。由在线检测与误差补偿软件生成机床在线检测程序，工控机通过局域网将精密数控机床在线检测程序传送给数控系统。

在线检测与误差补偿软件设有系统设置模块、在线检测程序生成模块、通讯模块、数据处理模块、仿真模块、在线帮助模块、误差补偿模块与检测结果输出模块。

传感器的测量方式可以为接触式或非接触式。

本发明采用点对多点无线串口通讯可实现多个传感器(可安装在一台或多台机床)同时在线检测，可以节约成本，提高检测效率。另外，采用无线方式，解决了由于机床密封性好而导致的往外引线困难以及引线过长影响信号质量的问题，保证了检测精度。另外，本发明的结构简单，成本低，安装、移动方便，设置灵活，适合在各种环境下工作。

附图说明

图1为本发明实施例的结构组成框图。

图2为本发明实施例采用的点对多点无线串口通讯原理图。

图3为本发明实施例的在线检测与误差补偿软件的总体结构框图。

图4为本发明实施例的在线检测与误差补偿软件工作流程图。

以下给出图1～4中的各主要配件的代号：

1超精密数控机床，2伺服系统，3数控系统(CNC)，4传感器，5多通道传感器接口电路，6单片机，7无线数传模块，8工控机；

A在线检测与误差补偿软件，B系统设置模块，C在线检测程序生成模块，D通讯模块，E数据处理模块，F仿真模块，G在线帮助模块，H误差补偿模块，I检测结果输出模块

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步的说明。

本发明实施例所用的超精密数控机床为瑞士MFP．125．65．65磨床，数控系统(CNC)采用SINuMERIK 840D数控系统，无线数传模块采用上海桑博电子科技有限公司的STR-15型大功率无线数传模块。

参见图1～4，本发明设有超精密数控机床1、伺服系统2、数控系统(CNC)3、传感器4、多通道传感器接口电路5、单片机6、无线数传模块7、工控机8和在线检测与误差补偿软件A。

伺服系统2输入端与数控系统3连接，伺服系统2输出端与精密数控机床1的电机连接，传感器4安装在精密数控机床1上，可随精密数控机床1进行一起运动。传感器4的输出端与多通道传感器接口电路5输入端连接，多通道传感器接口电路5输出端接单片机6，单片机6通过多通道传感器接口电路5控制传感器4进行数据采集，单片机6与无线数传模块7连接，无线数传模块7通过串口与工控机8连接，工控机8通过无线数传模块7与单片机6进行通讯。

在工控机8中设有在线检测与误差补偿软件A，由在线检测与误差补偿软件A生成机床在线检测程序，工控机8通过局域网将机床在线检测程序传送给数控系统3，数控系统3通过伺服系统2驱动电机转动，从而进行在线检测。然后在线检测与误差补偿软件A对传感器4采集的数据进行处理，从而生成误差补偿程序，工控机8通过局域网将误差补偿程序传送给数控系统3，数控系统3通过伺服系统2驱动电机转动，从而进行补偿加工。由在线检测与误差补偿软件A生成机床在线检测程序，工控机8通过局域网将精密数控机床在线检测程序传送给数控系统3。

在线检测与误差补偿软件A设有系统设置模块B、在线检测程序生成模块c、通讯模块D、数据处理模块E、仿真模块F、在线帮助模块G、误差补偿模块H和检测结果输出模块I。

各模块的主要功能如下：

1)系统设置模块B用于设定在线检测系统各项系统参数，包括传感器的采样频率、系统误差的设定和标度变化比值的设定等。

2)在线检测程序生成模块C主要用于完成工件待测信息的输入，生成检测主程序。

3)通讯模块D用于完成将机床在线检测程序和误差补偿程序通过局域网传送给数控系统，以及完成对传感器测量数据的接收。

4)数据处理模块E用于完成对测量点坐标进行处理和各种尺寸及精度计算。通过打开测量结果数据文件，获得测量点坐标信息，对测量数据进行标度变化，系统误差补偿等预处理，再进行相应的运算处理最终得到检测结果。

5)仿真模块F用于在加工之前或加工中，通过软件对在线检测程序和误差补偿进行仿真，模拟实际在线检测全过程。

6)在线帮助模块G用于以文档形式对软件各部分操作进行详细解释，方便用户使用。

7)误差补偿模块H主要用于是对实际的检测结果与理论的检测结果进行比较，从而生成误差补偿程序。

8)检测结果输出模块工主要用于对数据处理后的测量结果以一定的格式显示打印，形成检测报告。

在线检测与误差补偿软件的工作流程为：首先进入系统设置模块设定好检测系统参数，由在线检测程序生成模块生成在线检测程序，其次运行通讯模块将程序通过局域网传送给数控系统，数控系统收到检测程序后开始检测，打开仿真模块进行实时仿真，同时单片机控制传感器进行数据采集，并将采集得到的数据通过无线数传模块传送给共控机，接下来运行数据处理模块读取测量数据并进行处理，若检测结果符合要求，则进入检测结果输出模块输出检测结果，若检测结果不符合要求则进入误差补偿模块生成误差补偿程序进行补偿加工，直到检测结果符合要求再输出检测结果。

Claims

1.一种新式精密数控机床检测系统，其特征在于设有精密数控机床、伺服系统、数控系统、传感器、多通道传感器接口电路、单片机、无线数传模块和工控机；伺服系统输入端与数控系统连接，伺服系统输出端与精密数控机床的电机连接，传感器安装在精密数控机床上，可随精密数控机床进行一起运动，传感器的输出端与多通道传感器接口电路输入端连接，多通道传感器接口电路输出端接单片机，单片机通过多通道传感器接口电路控制传感器进行数据采集，单片机与无线数传模块连接，无线数传模块通过串口与工控机连接，工控机通过无线数传模块与单片机进行通讯；在工控机中设有在线检测与误差补偿软件，在线检测与误差补偿软件设有系统设置模块、在线检测程序生成模块、通讯模块、数据处理模块、仿真模块、在线帮助模块、误差补偿模块与检测结果输出模块。