CN110091014A - 火电花成型机的工件定位系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种火电花成型机的工件定位系统及方法。所述工件定位系统包括：监测电路和控制器；所述监测电路的两端分别与火电花成型机的电极和工件电连接；所述控制器用于发送第一驱动指令至火电花成型机的驱动器；所述驱动器用于在接收到所述第一驱动指令时驱动所述电极向所述工件的方向移动；当所述电极与所述工件接触时，所述监测电路发送短路信号至所述控制器；所述控制器用于在接收到所述短路信号时，记录所述电机的转动信息。本发明中，通过监测电路能快速检测电极与工件是否接触，当电极与工件接触时，控制器即记录电机的转动信息，以确定工件的位置，测量精度大大提高。

Description

火电花成型机的工件定位系统及方法

技术领域

本发明涉及机床的检测技术领域，特别涉及一种火电花成型机的工件定位系统及方法。

背景技术

使用电火花成型机对工进行加工时，为了提高工件的加工精度，需要确定工件的位置。常用到的工件定位方法如端面定位、柱中心定位、角定位和任意三点定位等，上述定位方法均需要通过电极与工件接触感知来确定工件的坐标，也即通过将电极与工件接触、远离实现对工件的定位。

但现有技术中，缺乏一种有效的方式检测电极与工件是否已接触，也就无法在电极与工件接触时，即刻停止电极的移动，记录电极的位置坐标。若电极与工件接触后，电极持续沿工件的方向移动，不仅会因为延时导致定位获得的位置与工件实际位置偏差较大，测量精度较低，还会因电极和工件有不同的刚性导致电极和工件有不同程度的变形。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中火电花成型机的工件定位测量精度较低的缺陷，提供一种火电花成型机的工件定位系统及方法。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种火电花成型机的工件定位系统，所述火电花成型机包括工作台、驱动器、电机和电极，所述工作台上设有工件，所述工件定位系统包括：监测电路和控制器；

所述监测电路的两个接触端分别与所述电极和所述工件电连接；

所述控制器用于发送第一驱动指令至所述驱动器；

所述驱动器用于在接收到所述第一驱动指令时驱动所述电机以带动所述电极向所述工件的方向移动；

当所述电极与所述工件接触时，所述监测电路发送短路信号至所述控制器；

所述控制器用于在接收到所述短路信号时，记录所述电机的转动信息，并根据所述转动信息确定所述工件的位置。

较佳地，所述控制器还用于在接收到所述短路信号时发送第二驱动指令至所述驱动器；

所述驱动器用于在接收到所述第二驱动指令时驱动所述电机带动所述电极朝远离所述工件的方向移动。

较佳地，当所述电极与所述工件不接触时，所述监测电路发送导通信号至所述控制器；

所述控制器还用于在接收到所述导通信号时生成所述第一驱动指令。

较佳地，所述控制器还用于记录发送所述第一驱动指令的次数，并判断所述次数是否等于次数阈值，并在判断为是时，发出测试结束提示。

较佳地，所述次数阈值大于等于3；

和/或，所述驱动器驱动所述电极向所述工件移动的当前速度小于所述驱动器驱动所述电极向所述工件移动的上一次的速度。

较佳地，所述控制器还用于对多次获得的转动信息求平均值，并根据所述平均值确定所述工件的位置；

或，所述控制器还用于对多次获得的转动信息进行线性拟合，并根据拟合结果确定所述工件的位置。

较佳地，所述监测电路包括第一接触端、第二接触端、第三接触端、第一电阻、第二电阻、第三电阻、滑动变阻器和比较器；

所述第一接触端与所述滑动变阻器的一端连接，所述滑动变阻器的另一端通过所述第一电阻连接负电源；所述比较器的正相输入端通过所述第二电阻与所述滑动变阻器的另一端连接，所述比较器的负相输入端通过所述第三电阻与所述第二接触端连接，所述比较器的输出端与所述第三接触端连接。

本发明还提供一种火电花成型机的工件定位方法，所述工件定位方法利用上述的工件定位系统实现；

所述工件定位方法包括以下步骤：

S₁、所述控制器发送第一驱动指令至所述驱动器；

S₂、所述驱动器在接收到所述第一驱动指令时驱动所述电机以带动所述电极向所述工件的方向移动；

S₃、当所述电极与所述工件接触时，所述监测电路发送短路信号至所述控制器；

S₄、所述控制器在接收到所述短路信号时，记录所述电机的转动信息，并根据所述转动信息确定所述工件的位置。

较佳地，步骤S₄还包括：

所述控制器发送第二驱动指令至所述驱动器；

所述工件定位方法还包括：

S₅、所述驱动器在接收到所述第二驱动指令时驱动所述电机带动所述电极朝远离所述工件的方向移动。

较佳地，所述工件定位方法还包括：

S₆、当所述电极与所述工件不接触时，所述监测电路发送导通信号至所述控制器；

S₇、所述控制器在接收到所述导通信号时生成所述第一驱动指令并返回步骤S₁。

较佳地，步骤S₁中，还包括：

所述控制器记录发送所述第一驱动指令的次数；

步骤S₇之前，所述工件定位方法还包括：

所述控制器判断所述次数是否等于次数阈值；

若判断为是，发出测试结束提示；

若判断为否，则执行步骤S₇。

较佳地，所述次数阈值大于等于3；

和/或，所述驱动器驱动所述电极向所述工件移动的当前速度小于所述驱动器驱动所述电极向所述工件移动的上一次的速度。

较佳地，在所述控制器判断为是时，所述工件定位方法还包括：

所述控制器对多次获得的转动信息求平均值，并根据所述平均值确定所述工件的位置；

或，所述控制器对多次获得的转动信息进行线性拟合，并根据拟合结果确定所述工件的位置。

本发明的积极进步效果在于：本发明中，通过监测电路能快速检测电极与工件是否接触，当电极与工件接触时，控制器即记录电机的转动信息，以确定工件的位置，测量精度大大提高。

附图说明

图1为本发明实施例1的火电花成型机的工件定位系统的模块示意图。

图2为图1中的监测电路的第一电路图。

图3为图1中的监测电路的第二电路图。

图4为本发明实施例2的火电花成型机的工件定位方法的流程图。

图5为本发明实施例3的火电花成型机的工件定位方法的流程图。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例1

本实施例的工件定位系统用于实现对火电花成型机的工件的定位，火电花成型机包括工作台、驱动器、电机和电极，工件设于工作台上。如图1所示，本实施例的工件定位系统包括：监测电路1和控制器2。控制器中安装有SI软件。监测电路的两端分别与电极和工件电连接。监测电路1与控制器2通信连接。

以下对工件定位系统的工作原理进行说明：

对工件进行定位时，控制器发送第一驱动指令至驱动器。驱动器在接收到第一驱动指令时驱动电机以带动电极向工件的方向移动。当电极与工件接触时，监测电路生成短路信号并发送至控制器。控制器在接收到短路信号时，记录电机的转动信息，，并根据该转动信息确定工件的位置。控制器还在接收到短路信号时发送第二驱动指令至驱动器，以驱动电机带动电极朝远离工件的方向移动。

由于电机的运动由驱动器直接控制，电机转动的量是可控制，因而控制器可以通过驱动器获得电机的转动信息(是相对量)，建立坐标系便可以确定电极的位置，定位电极的位置是相对坐标系而言的，从而可以确定工件的位置。

本实施例中，通过接触感知技术，也即通过监测电路能快速检测电极与工件是否接触，当电极与工件接触时，控制器即记录电极的转动信息，以确定工件的位置，同时控制驱动器驱动电极朝远离工件的方向移动，从而不仅提高了测量精度，还减小了检测过程中电极和工件变形的风险。

本实施例中，为了进一步提高测量精度，工件定位系统可重复上述步骤，以多次获取电机的转动信息，并根据多次获取的转动信息确定工件的位置，具体的，控制器则可对多个转动信息求平均值，并根据平均值确定工件的位置，或者控制器对多个转动信息进行线性拟合，并根据拟合结果确定工件的位置。

具体的，工件定位系统多次获取转动信息的过程如下：

控制器获取了一次转动信息后，在驱动器的驱动下，电极远离工件，当电极与工件不接触时，监测电路发送导通信号至控制器。控制器在接收到导通信号时生成第一驱动指令并发送至驱动器。如此往复，即可多次获得转动信息。

需要说明的是，转动信息的个数可根据实际需求自行设置，当然数量越多得到的结果越精确。

在进行工件定位测试前，用户需要设置获取转动信息的次数(也即次数阈值，以下用N表征)，N≥3。控制器每发送一次第一驱动指令均会记录发送第一驱动指令的次数。控制器在生成第一驱动指令前，会判断发送第一驱动指令的次数是否等于次数阈值。若判断为是，测试完成，控制器发出测试结束提示。若判断为否，测试未完成，控制器则生成第一驱动指令并发送至驱动器。

本实施例中，驱动器驱动电极向工件移动的当前速度小于驱动器驱动电极向工件移动的上一次的速度，也即电极第一次向工件移动的速度大于电极第二次向工件移动的速度，电极第二次向工件移动的速度大于电极第三次向工件移动的速度，依次类推。具体的，速度可以对半减小。例如，第一次控制电极以较小的速度v靠近工件，当电极接触到工件时，控制器控制驱动器让电极减速至零，然后以v/2大小的速度远离工件，方向和靠近工件时的运动方向相反；当电极和工件不再接触后，控制器控制驱动器让电极减速至零，然后以v/2大小的速度靠近工件；当电极和工件接触后，控制器立即控制驱动器让电极减速至零，然后再以大小为v/4的速度往反方向远离工件；当电极和工件不再接触后，控制器立即控制驱动器让电极减速至零，然后以大小为v/4的速度靠近工件，如此进行多次往返运动。

需要说明的是，电极靠近工件的速度越小，电极减速至零的运动距离也越短，获得的工件位置也越准确。而有时候电极第一次接触工件的速度是用户自行设置的，为了避免速度过大，本实施例中，可设定一个速度阈值v1。若电极第二次接触工件的速度大于v1，那么将电极第二次接触工件的速度v的大小修改成v1，也即取v和v1中较小的一个值作为电极第一次远离工件，第二次接触工件的速度。

本实施例中，工件定位前，工件定位系统还可判断电极和工件是否已经接触。如果电极和工件已经接触，则工件定位系统报错，提示用户已经接触，定位失败；或者控制器控制驱动器使电极与工件远离后再进行工件定位。

本实施例中，如图2所示，监测电路包括第一接触端P1、第二接触端P2、第三接触端P3、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、滑动变阻器R4和比较器。第一接触端11与滑动变阻器R4的一端连接，滑动变阻器的另一端通过第一电阻R1连接负电源；比较器的正相输入端通过第二电阻R2与滑动变阻器R4的另一端连接，比较器的负相输入端通过第三电阻R3与第二接触端P2连接，比较器的输出端与第三接触端P3连接。

测试时，第一接触端和第二接触端分别与电极和工件连接，第三接触端与控制器连接。比较器的正相输入端的电压与R1、R2和R4有关，R1和R2的电阻是固定的，R4是可调电阻。如果固定R4的电阻值，比较器的正相输入端的电压就是固定的，作为参照电压。电极和工件接触形成短路，会影响第二接触端的电流，从而会影响比较器的负相输入端的电压。另外，机床上电极和工件之间的距离很近时，也会形成短路，所以当电极和工件之间的距离很近且不断接近时，比较器的负相输入端的电压是不断变化的。因此，电极和工件之间的距离会影响第三接触端的输出。另外，如果调节R4的电阻大小，参照电压会改变，要达到相同的输出结果，比较器的负相输入端的电压就需要改变，而比较器的负相输入端的电压改变取决于电极和工件之间的距离，所以调节R4的电阻大小会影响电极和工件之间距离的灵敏度，也即通过调节R4的电阻大小实现监测电路的灵敏度的调节。需要说明的是，R4也可以是固定阻值的电阻。本实施例中，也可通过图3示出的电路图实现监测电路的功能，较图2的监测电路，图3中的监测电路的灵敏度更高，且更可靠、安全。

实施例2

本实施例的工件定位方法利用实施例1的工件定位系统实现，进行工件定位前，将监测电路的两端分别与电极和工件电连接。如图4所示，工件定位方法包括以下步骤：

步骤101、控制器发送第一驱动指令至驱动器。

步骤102、驱动器在接收到第一驱动指令时驱动电机以带动电极向工件的方向移动。

步骤103、当电极与工件接触时，监测电路发送短路信号至控制器。

步骤104、控制器在接收到短路信号时，记录电机的转动信息，并根据转动信息确定工件的位置，同时发送第二驱动指令至驱动器。

步骤105、驱动器在接收到第二驱动指令时驱动电机带动电极朝远离工件的方向移动。

本实施例中，通过监测电路能快速检测电极与工件是否接触，当电极与工件接触时，控制器即记录电机的转动信息，确定工件的位置，同时控制驱动器驱动电极朝远离工件的方向移动，从而不仅提高了测量精度，还减小了检测过程中电极和工件变形的风险。

实施例3

实施例3是对实施例2的工件定位方法的进一步改进，实施例3中的工件定位方法可多次获取转动信息，根据多次获取的转动信息确定工件的位置。如图5所示，本实施例中，步骤101中，还包括：控制器记录发送第一驱动指令的次数。

步骤105之后，工件定位方法还包括：

步骤106、当电极与工件不接触时，监测电路发送导通信号至控制器。

步骤107、控制器判断次数是否等于次数阈值。

其中，次数阈值大于等于3。

若判断为是，则执行步骤108，并发出测试结束提示。

若判断为否，则执行步骤108’。

步骤108、控制器对多次获得的转动信息求平均值，并根据平均值确定工件的位置；或，对多次获得的转动信息进行线性拟合，并根据拟合结果确定工件的位置。

步骤108’、控制器在接收到导通信号时生成第一驱动指令并返回步骤101。

本实施例中，驱动器驱动电极向工件移动的当前速度小于驱动器驱动电极向工件移动的上一次的速度。也即电极第一次向工件移动的速度大于电极第二次向工件移动的速度，电极第二次向工件移动的速度大于电极第三次向工件移动的速度，依次类推。具体的，速度可以对半减小。例如，第一次控制电极以较小的速度v靠近工件，当电极接触到工件时，控制器控制驱动器让电极减速至零，然后以v/2大小的速度远离工件，方向和靠近工件时的运动方向相反；当电极和工件不再接触后，控制器控制驱动器让电极减速至零，然后以v/2大小的速度靠近工件；当电极和工件接触后，控制器立即控制驱动器让电极减速至零，然后再以大小为v/4的速度往反方向远离工件；当电极和工件不再接触后，控制器立即控制驱动器让电极减速至零，然后以大小为v/4的速度靠近工件，如此进行多次往返运动。

需要说明的是，电极靠近工件的速度越小，电极减速至零的运动距离也越短，获得的工件位置也越准确。而有时候电极第一次接触工件的速度是用户自行设置的，为了避免速度过大，本实施例中，可设定一个速度阈值v1。若电极第二次接触工件的速度大于v1，那么将电极第二次接触工件的速度v的大小修改成v1，也即取v和v1中较小的一个值作为电极第一次远离工件，第二次接触工件的速度。

本实施例中，工件定位前，工件定位系统还可判断电极和工件是否已经接触。如果电极和工件已经接触，则工件定位系统报错，提示用户已经接触，定位失败；或者控制器控制驱动器使电极与工件远离后再进行工件定位

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种火电花成型机的工件定位系统，所述火电花成型机包括工作台、驱动器、电机和电极，所述工作台上设有工件，其特征在于，所述工件定位系统包括：监测电路和控制器；

所述监测电路的两个接触端分别与所述电极和所述工件电连接；

所述控制器用于发送第一驱动指令至所述驱动器；

所述驱动器用于在接收到所述第一驱动指令时驱动所述电机以带动所述电极向所述工件的方向移动；

当所述电极与所述工件接触时，所述监测电路发送短路信号至所述控制器；

所述控制器用于在接收到所述短路信号时，记录所述电机的转动信息，并根据所述转动信息确定所述工件的位置。

2.如权利要求1所述的火电花成型机的工件定位系统，其特征在于，所述控制器还用于在接收到所述短路信号时发送第二驱动指令至所述驱动器；

所述驱动器用于在接收到所述第二驱动指令时驱动所述电机带动所述电极朝远离所述工件的方向移动。

3.如权利要求2所述的火电花成型机的工件定位系统，其特征在于，当所述电极与所述工件不接触时，所述监测电路发送导通信号至所述控制器；

所述控制器还用于在接收到所述导通信号时生成所述第一驱动指令。

4.如权利要求3所述的火电花成型机的工件定位系统，其特征在于，所述控制器还用于记录发送所述第一驱动指令的次数，并判断所述次数是否等于次数阈值，并在判断为是时，发出测试结束提示。

5.如权利要求4所述的火电花成型机的工件定位系统，其特征在于，所述次数阈值大于等于3；

和/或，所述驱动器驱动所述电极向所述工件移动的当前速度小于所述驱动器驱动所述电极向所述工件移动的上一次的速度。

6.如权利要求4所述的火电花成型机的工件定位系统，其特征在于，所述控制器还用于对多次获得的转动信息求平均值，并根据所述平均值确定所述工件的位置；

或，所述控制器还用于对多次获得的转动信息进行线性拟合，并根据拟合结果确定所述工件的位置。

7.如权利要求1所述的火电花成型机的工件定位系统，其特征在于，所述监测电路包括第一接触端、第二接触端、第三接触端、第一电阻、第二电阻、第三电阻、滑动变阻器和比较器；

所述第一接触端与所述滑动变阻器的一端连接，所述滑动变阻器的另一端通过所述第一电阻连接负电源；所述比较器的正相输入端通过所述第二电阻与所述滑动变阻器的另一端连接，所述比较器的负相输入端通过所述第三电阻与所述第二接触端连接，所述比较器的输出端与所述第三接触端连接。

8.一种火电花成型机的工件定位方法，其特征在于，所述工件定位方法利用权利要求1-7中任意一项所述的工件定位系统实现；

所述工件定位方法包括以下步骤：

S₁、所述控制器发送第一驱动指令至所述驱动器；

S₂、所述驱动器在接收到所述第一驱动指令时驱动所述电机以带动所述电极向所述工件的方向移动；

S₃、当所述电极与所述工件接触时，所述监测电路发送短路信号至所述控制器；

S₄、所述控制器在接收到所述短路信号时，记录所述电机的转动信息，并根据所述转动信息确定所述工件的位置。

9.如权利要求8所述的火电花成型机的工件定位方法，其特征在于，步骤S₄还包括：

所述控制器发送第二驱动指令至所述驱动器；

所述工件定位方法还包括：

S₅、所述驱动器在接收到所述第二驱动指令时驱动所述电机带动所述电极朝远离所述工件的方向移动。

10.如权利要求9所述的火电花成型机的工件定位方法，其特征在于，所述工件定位方法还包括：

S₆、当所述电极与所述工件不接触时，所述监测电路发送导通信号至所述控制器；

S₇、所述控制器在接收到所述导通信号时生成所述第一驱动指令并返回步骤S₁。

11.如权利要求10所述的火电花成型机的工件定位方法，其特征在于，步骤S₁中，还包括：

所述控制器记录发送所述第一驱动指令的次数；

步骤S₇之前，所述工件定位方法还包括：

所述控制器判断所述次数是否等于次数阈值；

若判断为是，发出测试结束提示；

若判断为否，则执行步骤S₇。

12.如权利要求11所述的火电花成型机的工件定位方法，其特征在于，所述次数阈值大于等于3；

和/或，所述驱动器驱动所述电极向所述工件移动的当前速度小于所述驱动器驱动所述电极向所述工件移动的上一次的速度。

13.如权利要求11所述的火电花成型机的工件定位方法，其特征在于，在所述控制器判断为是时，所述工件定位方法还包括：

所述控制器对多次获得的转动信息平均值，并根据所述平均值确定所述工件的位置；

或，所述控制器对多次获得的转动信息进行线性拟合，并根据拟合结果确定所述工件的位置。