CN105081878A - 无线位置探头 - Google Patents

Abstract

本发明公开的无线位置探头，利用加工设备的进给、定位功能，使工件对探针形成压迫，进而探针发生位移，单片机通过电子测长装置读取位置数据，最后使用无线通信技术把数据发送。由控制器侧接收后进行判断处理，合格则允许加工设备循环启动，反之发出告警信号，以等待人为处理。是一种可以代替或减少自动加工过程中人为在线测量工作的新型仪器。

Description

无线位置探头

技术领域

本发明涉及自动控制领域，特别是一种应用于机械加工行业，可以解决空间复杂性、代替人工监测产品质量、实现在线测量的工具。

背景技术

目前，机械加工行业的生产过程自动化程度很高，部分中高端设备实现了自动上下料，以数控车削加工为例，有适合加工长径比较大的自动上料机后置的数控车床，有适合加工长径比较小的自动上料机前置的数控车床，还有可以自动转入另一端头加工工序的双主轴双刀塔数控车床，但是类似上述的设备大约每3-5台就需要一名员工对生产出的产品不时的测量和调整补正，实际上也就是当前的大多自动化机械加工设备缺少自动测量功能，或者说数控加工自动化过程欠缺了关键的自动在线测量这个环节。

机械加工行业的量具以及测量方法有：

1、传统的手工量具，如游标卡尺、千分尺、百分表、游标角度尺等，使用其测量时需要先人为选择合适的量具，然后人工完成测量过程。使用这些量具测量效率低下，耗费工时，操作者手法直接影响测量结果，且难以应用到自动测量等场合；

2、新型的自动化测量仪器，如光学影像测量仪、三坐标测量机等，使用这些量具测量虽然能够提供比较精准且客观的检测数据，但由于不能够自主判断结果等功能上的不足，或者由于体积庞大，以及被测物和母机控制器间的的空间和环境的复杂性等原因，致使都不适合嫁接在数控机床等自动加工设备，导致不能形成装料——加工——测量——允许或禁止下一工序的完整循环。

发明内容

针对目前存在的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种体积小巧、便于安装和拆卸、保持加工设备原有结构和功能，且操作方便简单，可实现对在加工零件产生有效的测量数据，可以无线方式接收和发送数据的，最终实现机械加工行业在线测量功能的工具。

本发明所采用的技术方案是：本发明需要自备独立电源，比如电池。

本发明的主体或夹持部分做成各种加工设备标准的刀具或夹持工具形状，例如标准长方体的车刀杆形制、标准圆柱体的铣刀杆形制、各种标准锥柄形制等，以能方便的安装到刀台，以及主轴等与之配合的部位。

安装并调用本发明到加工设备的工作位后，借助加工设备的定位功能，使之移动到预定的监测点位置，被测工件相对压迫本发明的探针连带内部的电子测长装置发生位移，本发明在侦测到探针停止后读取位置数据，再把该数据以无线方式发送。

无线监测控制器（另案申请）在接收到数据后，与预设的允许范围数据比较判断，合格则向加工设备发出循环启动信号，不合格则发出声光告警以提醒操作者。

与现有技术相比，本发明的有益效果：代替数控或其它自动加工过程中的人为测量工作，降低工作强度，减少废品的产生，提升当前机械加工行业自动化水平，有利于机械加工行业实现工业4.0。

附图说明

图1是本发明的指令表。

图2是本发明数控加工中在线测量应用流程图。

图3是本发明第一次实施例的主板的PCB图。

图4是本发明的硬件组成示意图。

1探针2凸轮3连杆芯轴4连杆5连杆锁母6触头7复位弹簧8位移传感器9数据处理单元10RFID处理模块11RFID天线12电池13主体外壳14LED115LED216方式切换键17功能键A18功能键B。

具体实施方式

为了更好的表述本发明的原理、工作过程以及产生的作用，下面以本发明在数控加工中的在线测量应用做为具体实施例，对本发明进一步说明。下述实施例是说明性的，不是限定性的，不能以下述实施例来限定本发明的保护范围。

本发明电子部分的硬件以单片机为核心，外围有无线模块、AD转换模块、LED指示灯、按键等构成。其中单片机常驻系统程序；无线模块与单片机连接，接受单片机的读写操作，负责接收和发送数据；LED指示灯用于提示当前工作方式、状态以及进度等；按键用于实现各种操作。本探头也支持1602显示器，虽然使用显示器更利于操作和监视，但由于使用电池供电，所以也常把其省略以降低电能损耗。本说明书将提供1602显示器和指示灯两种配置的提示信息，请用户自行甄别对待。

本发明的软件部分分为三个功能模块，分别对应三种工作方式，包括程控、简单、调试。其中，程控是程序控制方式的简称，意指通过执行无线接收的指令实现自动控制，相对“简单”而言其使用较为复杂但控制比较闭环，不易出错；简单是简单控制方式的简称，在简单方式下，可以手动强制发送当前位置数据，也可以通过单片机实时侦测探针位移量，当探针发生位移再停止后，将自动发送当前位置数据；调试，在调试方式下，用户可以修改发送的地址信息，可以试接收、试发送，在与数据接收端作无线连接调通时使用。

要在数控加工中实现尺寸、位置的在线监测，除了本发明，还要使用另外一种工具——无线监测控制器（另案申请，以下简称控制器）。

在线测量仪进入正常工作流程前，应做好一些准备工作，具体是：

1、控制器与加工设备的控制系统相连，形成二个回路，一路为输出到加工设备控制系统的启动加工信号，另一路加工设备运行状态的回馈信号。

2、安装探头在工作位置，比如数控车床安装探头部分于刀塔，铣镗类机床安装探头部分于主轴或刀库。

3、预设置，包括：（1）、设置收发地址，并调通本发明与控制器间的无线通信；（2）、设置加工设备的监测点位置，并在加工程序中适当位置插入监测点位置定位以及暂停程序；（3）、在控制器侧设置最大允许值、最小允许值。

4、选择本发明和控制器为简单或程控工作方式并启动运行，使控制器做接收准备。

经过上述的一系列准备后，本发明下面将发挥作用，正式进入工作流程，具体过程如图2所示，下面结合附图详细说明本发明在工作中的功能、作用，以及工作过程和原理。

5、启动加工设备执行包含监测点定位、暂停的零件加工程序：加工设备开始上料，然后进行加工，至完成或到某特定节点。

6、被测工件保持原固定状态，进入测量环节，换刀（选择本发明到工作位）—>定位到监测点—>暂停。

7、探针1受压迫而连带内部的位移传感器（电子测长装置的一种）8发生位移，处理器监测到探针运动停止后处理成位置数据并经RFID发送。

8、控制器接收到本发明发送的数据后自动与预设值比较，并判断质量，合格则发出外设启动信号，继而整体工作流程循环回至上述第5步，不合格则发出告警信号，加工设备则保持暂停状态，等待人为处理。

Claims (7)

1.一种无线位置探头，其特征在于：硬件以单片机为控制核心，配有电子测长装置，使用无线通信技术以避开被测物和母机控制器间复杂的空间环境；系统软件可以预设数据允许范围，可以接收数据并与预设数据比较并判断结果，以及根据结果输出相应信号等。

2.根据权利要求1所述的无线位置探头包括：自备独立电源，比如电池。

3.根据权利要求1所述的无线位置探头包括：主体或夹持部分，其特征在于：做成各种加工设备标准的刀具或夹持工具形状，例如标准长方体的车刀杆形制、标准圆柱体的铣刀杆形制、以及各种标准锥柄形制等，以方便安装和拆卸。

4.根据权利要求1所述无线位置探头的软件包括：简单工作方式，其特征在于：可以手动强制发送当前位置数据，也可以在监测到位移再停止后自动发送位置数据。

5.根据权利要求1所述无线位置探头的软件包括：程控工作方式，其特征在于：接受外部指令控制。

6.根据权利要求1所述无线位置探头的软件包括：调试工作方式，其特征在于：修改发送地址，还可以试发送。

7.根据权利要求1所述无线位置探头的软件包括：一套指令系统，其特征在于：以区别测量方式、取数类型为目的，由三位十进制数字构成。