CN107498399A - 周边磨床垂直度在线测量修正方法及系统 - Google Patents
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Abstract
周边磨床垂直度在线测量修正方法，其具体步骤如下：工件轴旋转至理论垂直角度并将该位置处的角度设定为修正基准值0度，获取该点的测量长度；工件轴在设定的正负范围内以设定的速度旋转；在工件轴以补偿角度分辨率旋转过程中依次获取每个测量点的测量长度；对获得的测量长度进行比较，取测量最小值所对应的修正角度对理论垂直角度进行补偿，得到修正补偿后的实际垂直角度。本发明的有益效果：采用在线测量装置读取的数据，通过几何计算获得刀片的垂直度，并反馈修正，由此来保证加工刀片的角度，确保刀片达到较高的合格率。
Description
技术领域
本发明涉及一种周边磨床垂直度在线测量修正方法及系统。
背景技术
周边磨床按部件配置可分为两大区域：机械手区和刀片磨削区。机械手区包括了一个大容量柔性料库和一个自动上料工业机械手，主要完成料盘存取、刀片的夹取、刀片姿态调整以及刀片清洗、吹干等工作；刀片磨削区主要包括在线检测、刀片刃磨、砂轮修整及砂轮动平衡等功能。
机械手通过机器人专用控制器对其进行自动控制，其控制系统与机床数控系统相互独立。但机械手作为可转位刀片全自动加工控制系统中的关键上下料执行机构，在机床运行的整个过程中必与数控系统进行实时通讯。根据机械手控制系统和数控系统的功能特点，采用机械手控制器的I/O端点与CNC的I/O端点之间的时序信号完成机械手主程序与CNC主程序之间的协调工作。
机械手每次搬运刀片将其放入料斗时，有极小几率刀片未完全摆正，并且在长时间的运行中料斗角度可能发生轻微偏斜，导致此时磨出的刀片合格率下降。
发明内容
本发明提出了一种提高了刀片磨削合格率的周边磨床垂直度在线测量修正方法及系统。
本发明采用的技术方案是：
周边磨床垂直度在线测量修正方法，其具体步骤如下：
(1)工件轴旋转至理论垂直角度并将该位置处的角度设定为修正基准值0度，获取该点的测量长度；
(2)工件轴在设定的正负范围内以设定的速度旋转；
(3)在工件轴以补偿角度分辨率旋转过程中依次获取每个测量点的测量长度；
(4)对获得的测量长度进行比较，取测量最小值所对应的修正角度对理论垂直角度进行补偿，得到修正补偿后的实际垂直角度。
进一步，步骤(3)中的测量点是根据采样间隔设定的。
进一步，步骤(3)中补偿角度分辨率为工件轴的旋转速度和采样间隔的乘积。
进一步，步骤(1)中的理论垂直角度根据工件的形状设置。
周边磨床垂直度在线测量修正系统，采用上述周边磨床垂直度在线测量修正方法，其特征在于：包括
主控模块，用于控制刀片轴旋转和修正过程；
接触式测量传感器，用于测量每个测量点的测量长度；
数据采集模块，用于采集和记录接触式测量传感器得到的测量长度；
垂直度自动判断模块，用于比较测量长度的大小并以测量最小值对应的修正角度进行工件轴的角度修正；
所述接触式测量传感器、数据采集模块、垂直度自动判断模块均与主控模块连接。
进一步，所述主控模块上还连接有用于控制接触式测量传感器动作的测量和控制模块。
进一步，所述测量和控制模块是一启动控制方式，通过减压阀、流量阀、电磁阀控制接触式测量传感器的测头动作。
进一步，所述接触式测量传感器为一气缸型的高精度接触式数字传感器。
进一步，所述主控模块与工控机和/或PLC通讯连接。
本发明的有益效果：采用在线测量装置读取的数据，通过几何计算获得刀片的垂直度，并反馈修正，由此来保证加工刀片的角度，确保刀片达到较高的合格率。
附图说明
图1是本发明的流程框图。
图2是本发明的系统结构框图。
图3是本发明的工件为长方形刀片时的修正示意图。
图4是本发明的工件为菱形刀片时的修正示意图。
图5是本发明的工件为三角形刀片时的修正示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例来对本发明进行进一步说明，但并不将本发明局限于这些具体实施方式。本领域技术人员应该认识到，本发明涵盖了权利要求书范围内所可能包括的所有备选方案、改进方案和等效方案。
实施例一
参见图1，周边磨床垂直度在线测量修正方法，其具体步骤如下：
(1)工件轴旋转至理论垂直角度并将该位置处的角度设定为修正基准值0度，获取该点的测量长度；其中理论垂直角度根据工件的形状设置。
(2)工件轴在设定的正负范围内以设定的速度旋转；
(3)在工件轴以补偿角度分辨率旋转过程中依次获取每个测量点的测量长度；其中测量点是根据采样间隔设定的。
其中补偿角度分辨率为工件轴的旋转速度和采样间隔的乘积，具体的如下：补偿角度分辨率：
A＝S*T
其中，A：补偿角度分辨率(度)；S：刀片角度旋转速度(度/每秒)；T：采样间隔(秒)。
理论上旋转速度越慢，采样间隔越小，补偿角度精度就越高。但综合考虑测量效率，数据传输时间，以及测头在旋转过程中的精度问题，S和T需要取一个最优范围。
(4)对获得的测量长度进行比较，取测量最小值所对应的修正角度对理论垂直角度进行补偿，得到修正补偿后的实际垂直角度。
本实施例以常见的矩形、菱形、三角形刀片为例说明自动判定的流程。
参见图3，工件为矩形刀片时，料斗降下后首先刀片轴顺时针旋转45°，到达理论上的垂直度角度，测头测量记下此时的长度A0，并在判断程序中记此时的角度为修正基准值0°，然后刀片轴逆时针旋转x°(例如2°，即修正值的+2°)，再以m°(例如0.2°)的频率顺时针旋转y°(例如4°，即修正值的-2°)，依次获取每个测点的测量长度An，最后取An中长度值最小的对应的角度作为修正值角度，在磨刀开始前进行角度补偿。
参见图4，工件为菱形刀片时，与矩形类似，料斗降下后首先刀片轴顺时针旋转30°，到达理论上的垂直度角度，测头测量记下此时的长度A0，并在判断程序中记此时的角度为修正基准值0°，然后刀片轴逆时针旋转x°(例如2°，即修正值的+2°)，再以m°(例如0.2°)的频率顺时针旋转y°(例如4°，即修正值的-2°)，依次获取每个测点的测量长度An，最后取An中长度值最小的对应的角度作为修正值角度，在磨刀开始前进行角度补偿。
参照图5，工件为三角形刀片时，料斗降下后首先刀片轴逆时针旋转30°，到达理论上的垂直度角度，测头测量记下此时的长度A0，并在判断程序中记此时的角度为修正基准值0°，然后刀片轴逆时针旋转x°(例如2°，即修正值的+2°)，再以m°(例如0.2°)的频率顺时针旋转y°(例如4°，即修正值的-2°)，依次获取每个测点的测量长度An，最后取An中长度值最小的对应的角度作为修正值角度，在磨刀开始前进行角度补偿。
本发明通过增加垂直度在线测量修正功能可以避免因刀片摆放不正或者料斗偏斜引起的磨削问题，有效的提高刀片磨削的合格率。
实施例二
参见图2，周边磨床垂直度在线测量修正系统,包括：
主控模块，用于控制刀片轴旋转和修正过程；
接触式测量传感器，用于测量每个测量点的测量长度；
数据采集模块，用于采集和记录接触式测量传感器得到的测量长度；
垂直度自动判断模块，用于比较测量长度的大小并以测量最小值对应的修正角度进行工件轴的角度修正；
测量和控制模块，用于控制接触式测量传感器动作；
所述接触式测量传感器、数据采集模块、垂直度自动判断模块、测量和控制模块均与主控模块连接，所述主控模块与工控机和/或PLC通讯连接。
本发明由接触式测量传感器、数据采集、测量及控制模块，垂直度自动判定等模块组成。接触式测量传感器选用的是的气缸型的高精度接触式数字传感器，能满足大尺寸工件刀片的测量要求和测量精度；数据采集模块将数据传输到工控机PC端；测量及控制模块采用气动方式，通过减压阀、流量阀、电磁阀使测头伸缩，从而实现数据的测量；垂直度自动判断模块主要是通过刀片在一定角度内旋转期间采集到的数据进行比较，即每次测量取范围内测头测量最小值的角度为垂直，若旋转误差角度超过误差范围则进行角度补偿处理，或对料斗进行调整；判定后处理方案主要是角度补偿的处理，料斗角度的调整等。
本实施例的在线测量修正步骤如下：
(1)工件轴旋转至理论垂直角度并将该位置处的角度设定为修正基准值0度，获取该点的测量长度；其中理论垂直角度根据工件的形状设置。
(2)工件轴在设定的正负范围内以设定的速度旋转；
(3)在工件轴以补偿角度分辨率旋转过程中依次获取每个测量点的测量长度；其中测量点是根据采样间隔设定的。
其中补偿角度分辨率为工件轴的旋转速度和采样间隔的乘积，具体的如下：补偿角度分辨率：
A＝S*T
其中，A：补偿角度分辨率(度)；S：刀片角度旋转速度(度/每秒)；T：采样间隔(秒)。
理论上旋转速度越慢，采样间隔越小，补偿角度精度就越高。但综合考虑测量效率，数据传输时间，以及测头在旋转过程中的精度问题，S和T需要取一个最优范围。
(4)对获得的测量长度进行比较，取测量最小值所对应的修正角度对理论垂直角度进行补偿，得到修正补偿后的实际垂直角度。
本实施例以常见的矩形、菱形、三角形刀片为例说明自动判定的流程。
参见图3，工件为矩形刀片时，料斗降下后首先刀片轴顺时针旋转45°，到达理论上的垂直度角度，测头测量记下此时的长度A0，并在判断程序中记此时的角度为修正基准值0°，然后刀片轴逆时针旋转x°(例如2°，即修正值的+2°)，再以m°(例如0.2°)的频率顺时针旋转y°(例如4°，即修正值的-2°)，依次获取每个测点的测量长度An，最后取An中长度值最小的对应的角度作为修正值角度，在磨刀开始前进行角度补偿。
参见图4，工件为菱形刀片时，与矩形类似，料斗降下后首先刀片轴顺时针旋转30°，到达理论上的垂直度角度，测头测量记下此时的长度A0，并在判断程序中记此时的角度为修正基准值0°，然后刀片轴逆时针旋转x°(例如2°，即修正值的+2°)，再以m°(例如0.2°)的频率顺时针旋转y°(例如4°，即修正值的-2°)，依次获取每个测点的测量长度An，最后取An中长度值最小的对应的角度作为修正值角度，在磨刀开始前进行角度补偿。
参照图5，工件为三角形刀片时，料斗降下后首先刀片轴逆时针旋转30°，到达理论上的垂直度角度，测头测量记下此时的长度A0，并在判断程序中记此时的角度为修正基准值0°，然后刀片轴逆时针旋转x°(例如2°，即修正值的+2°)，再以m°(例如0.2°)的频率顺时针旋转y°(例如4°，即修正值的-2°)，依次获取每个测点的测量长度An，最后取An中长度值最小的对应的角度作为修正值角度，在磨刀开始前进行角度补偿。
本发明采用在线测量装置读取的数据，通过几何计算获得刀片的垂直度，并反馈修正，由此来保证加工刀片的角度，确保刀片达到较高的合格率。
Claims (9)
1.周边磨床垂直度在线测量修正方法，其具体步骤如下：
(1)工件轴旋转至理论垂直角度并将该位置处的角度设定为修正基准值0度，获取该点的测量长度；
(2)工件轴在设定的正负范围内以设定的速度旋转；
(3)在工件轴以补偿角度分辨率旋转过程中依次获取每个测量点的测量长度；
(4)对获得的测量长度进行比较，取测量最小值所对应的修正角度对理论垂直角度进行补偿，得到修正补偿后的实际垂直角度。
2.根据权利要求1所述的周边磨床垂直度在线测量修正方法，其特征在于：步骤(3)中的测量点是根据采样间隔设定的。
3.根据权利要求1所述的周边磨床垂直度在线测量修正方法，其特征在于：步骤(3)中补偿角度分辨率为工件轴的旋转速度和采样间隔的乘积。
4.根据权利要求1～3之一所述的周边磨床垂直度在线测量修正方法，其特征在于：步骤(1)中的理论垂直角度根据工件的形状设置。
5.周边磨床垂直度在线测量修正系统，采用权利要求1所述周边磨床垂直度在线测量修正方法，其特征在于：包括
主控模块，用于控制刀片轴旋转和修正过程；
接触式测量传感器，用于测量每个测量点的测量长度；
数据采集模块，用于采集和记录接触式测量传感器得到的测量长度；
垂直度自动判断模块，用于比较测量长度的大小并以测量最小值对应的修正角度进行工件轴的角度修正；
所述接触式测量传感器、数据采集模块、垂直度自动判断模块均与主控模块连接。
6.根据权利要求5所述的周边磨床垂直度在线测量修正系统，其特征在于：所述主控模块上还连接有用于控制接触式测量传感器动作的测量和控制模块。
7.根据权利要求6所述的周边磨床垂直度在线测量修正系统，其特征在于：所述测量和控制模块是一启动控制方式，通过减压阀、流量阀、电磁阀控制接触式测量传感器的测头动作。
8.根据权利要求5所述的周边磨床垂直度在线测量修正系统，其特征在于：所述接触式测量传感器为一气缸型的高精度接触式数字传感器。
9.根据权利要求5～8之一所述的周边磨床垂直度在线测量修正系统，其特征在于：所述主控模块与工控机和/或PLC通讯连接。
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