CN104759944A - 机床回零传感系统及其控制方法 - Google Patents

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张海星
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Suzhou Yi Chang Electro-Optical Technology Inc (us) 62 Martin Road Concord Massachusetts 017
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    • B23Q15/00—Automatic control or regulation of feed movement, cutting velocity or position of tool or work
    • B23Q15/20—Automatic control or regulation of feed movement, cutting velocity or position of tool or work before or after the tool acts upon the workpiece
    • B23Q15/22—Control or regulation of position of tool or workpiece
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/19—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path

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Abstract

本发明公开一种机床回零传感系统，包括激光发生器，用于产生激光信号；激光接收器，用于接收所述的激光发生器产生的激光信号；数据采集处理单元，用于根据所述的激光接收器的接收结果输出通讯信号至数据总线；移动探针单元，安装于机床的移动部件上，当所述的移动探针单元跟随所述的机床的移动部件进行回零动作时，所述的移动探针单元阻挡以使激光接收器无法接收激光信号，所述的数据采集处理单元输出机床回零的通讯信号至数据总线。由于采用了以上技术方案，本发明与现有技术相比有效提高了回零的速度和回零精度，可以使回零的重复精度可以保证在5um以内。

Description

机床回零传感系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种机床回零传感系统及其控制方法。
背景技术
在数控机床的运行机构中，机床回零是非常重要的基础功能，机床回零的步骤实际上是确认机床的机械坐标零点，如果机床回零存在偏差或者响应时间误差，则会给数控机床的后续加工精度带来极大的误差，并最终造成加工零件的报废。在实际加工过程中，要求数控机床的回零动作必须准确快速，回零的一致性必须达到10um以内。目前通用的回零技术，通常采用普通的光电开关、接近开关或者机械开关，它们通常只能完成粗定位功能。要完成精定位，只能通过伺服电机的编码器，找到编码器的零点，而该方法回零速度慢，且一致性只能控制在10um以内。
发明内容
本发明的目的在于提供一种快速且一致性高的机床回零传感系统及其控制方法。
为实现上述目的，本发明的技术方案为提供一种机床回零传感系统，包括激光发生器，用于产生激光信号；激光接收器，用于接收所述的激光发生器产生的激光信号；数据采集处理单元，用于根据所述的激光接收器的接收结果输出通讯信号至数据总线；移动探针单元，安装于机床的移动部件上，当所述的移动探针单元跟随所述的机床的移动部件进行回零动作时，所述的移动探针单元阻挡以使激光接收器无法接收激光信号，所述的数据采集处理单元输出机床回零的通讯信号至数据总线。
较佳地，所述的激光发生器的光斑直径为0.2mm。
较佳地，所述的激光发生器的输出波长为650nm。
较佳地，所述的激光接收器采用光敏二极管。
根据本发明的另一方面，提供了一种机床回零传感系统的控制方法，用于如上所述的机床回零传感系统，包括如下步骤：
S1：开始回零，移动探针单元跟随机床的移动部件进行回零动作，激光接收器接收激光发生器产生的激光信号，数据采集处理单元根据所述的激光接收器的接收结果输出通讯信号至数据总线以持续回零动作；
S2：结束回零，所述的移动探针单元跟随机床的移动部件移动至阻挡以使激光接收器无法接收激光信号，所述的数据采集处理单元根据所述的激光接收器的接收结果输出机床回零的通讯信号至数据总线以完成回零动作。
作为进一步的改进，机床包括一组移动部件，每个移动部件上对应安装移动探针单元，所述的移动部件根据时序信号依次进行回零动作。
根据本发明的另一方面，一种机床回零传感系统的控制方法，用于如上所述的机床回零传感系统，所述的移动部件根据时序信号依次循环进行如下步骤：
S1：开始回零，移动探针单元跟随机床的移动部件进行回零动作，激光接收器接收激光发生器产生的激光信号，数据采集处理单元根据所述的激光接收器的接收结果输出通讯信号至数据总线以持续回零动作；
S2：结束回零，所述的移动探针单元跟随机床的移动部件移动至阻挡以使激光接收器无法接收激光信号，所述的数据采集处理单元根据所述的激光接收器的接收结果输出机床回零的通讯信号至数据总线以完成回零动作。
由于采用了以上技术方案，本发明与现有技术相比有效提高了回零的速度和回零精度，可以使回零的重复精度可以保证在5um以内。
 
附图说明
图1为根据本发明的机床回零传感系统的工作原理示意图。
图2为根据本发明的机床回零传感系统的控制方法的流程图。
 
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
参见附图1所示，为根据本发明的机床回零传感系统的工作原理示意图，包括用于产生激光信号的激光发生器1、用于接收激光发生器1产生的激光信号的激光接收器2，传感器需用650nm的激光作为光束的发射器，选用光敏二极管作为光束的接收器。选用的激光的原因是：激光的指向性好，它可以很好的控制光束的方向和直径。在传感器的发射端和接收端，做直径为0.2mm的金属孔3，这样激光发射出来的理论直径为0.2mm，通过该装置，保证激光回零传感器的精度。
此外，还包括数据采集处理单元，由MCU单片机构成，根据激光接收器2的接收结果依据通讯协议输出通讯信号至数据总线；安装于机床的移动部件上的移动探针单元4跟随机床的移动部件进行回零动作时，移动探针单元4阻挡在激光接收器2前以使激光接收器2无法接收激光信号，数据采集处理单元输出机床回零的通讯信号至数据总线，从而完成回零动作。在机床的粗定位和精定位两个过程全部用该装置，从而简化了设计，加快了回零的速度和准确性。
依据上面描述的机床回零传感系统的控制方法，包括如下步骤：
S1：开始回零，移动探针单元4跟随机床的移动部件进行回零动作，激光接收器2接收激光发生器1产生的激光信号，数据采集处理单元根据激光接收器2的接收结果输出通讯信号至数据总线以持续回零动作；
S2：结束回零，移动探针单元4跟随机床的移动部件移动至阻挡以使激光接收器2无法接收激光信号，数据采集处理单元根据激光接收器2的接收结果输出机床回零的通讯信号至数据总线以完成回零动作。
    如附图2所示，在本发明的另一个实施例中，机床包括一组移动部件，每个移动部件上对应安装移动探针单元4，移动部件根据时序信号依次循环进行如下步骤：
S1：开始回零，移动探针单元跟随机床的移动部件进行回零动作，激光接收器接收激光发生器产生的激光信号，数据采集处理单元根据激光接收器的接收结果输出通讯信号至数据总线以持续回零动作；
S2：结束回零，移动探针单元跟随机床的移动部件移动至阻挡以使激光接收器无法接收激光信号，数据采集处理单元根据激光接收器的接收结果输出机床回零的通讯信号至数据总线以完成回零动作。
以上实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所做的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1. 一种机床回零传感系统，其特征在于：包括：
激光发生器，用于产生激光信号；
激光接收器，用于接收所述的激光发生器产生的激光信号；
数据采集处理单元，用于根据所述的激光接收器的接收结果输出通讯信号至数据总线；
移动探针单元，安装于机床的移动部件上，当所述的移动探针单元跟随所述的机床的移动部件进行回零动作时，所述的移动探针单元阻挡以使激光接收器无法接收激光信号，所述的数据采集处理单元输出机床回零的通讯信号至数据总线。
2. 如权利要求1所述的机床回零传感系统，其特征在于：所述的激光发生器的光斑直径为0.2mm。
3. 如权利要求1所述的机床回零传感系统，其特征在于：所述的激光发生器的输出波长为650nm。
4. 如权利要求1所述的机床回零传感系统，其特征在于：所述的激光接收器采用光敏二极管。
5. 如权利要求1所述的机床回零传感系统，其特征在于：机床包括一组移动部件，每个移动部件上对应安装移动探针单元，所述的移动部件根据时序信号依次进行回零动作。
6. 一种机床回零传感系统的控制方法，用于如权利要求1或2或3或4所述的机床回零传感系统，其特征在于：包括如下步骤：
S1：开始回零，移动探针单元跟随机床的移动部件进行回零动作，激光接收器接收激光发生器产生的激光信号，数据采集处理单元根据所述的激光接收器的接收结果输出通讯信号至数据总线以持续回零动作；
S2：结束回零，所述的移动探针单元跟随机床的移动部件移动至阻挡以使激光接收器无法接收激光信号，所述的数据采集处理单元根据所述的激光接收器的接收结果输出机床回零的通讯信号至数据总线以完成回零动作。
7. 一种机床回零传感系统的控制方法，用于如权利要求5所述的机床回零传感系统，其特征在于：所述的移动部件根据时序信号依次循环进行如下步骤：
S1：开始回零，移动探针单元跟随机床的移动部件进行回零动作，激光接收器接收激光发生器产生的激光信号，数据采集处理单元根据所述的激光接收器的接收结果输出通讯信号至数据总线以持续回零动作；
S2：结束回零，所述的移动探针单元跟随机床的移动部件移动至阻挡以使激光接收器无法接收激光信号，所述的数据采集处理单元根据所述的激光接收器的接收结果输出机床回零的通讯信号至数据总线以完成回零动作。
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