CN110640619B - 平面打磨补偿方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

平面打磨补偿方法、装置、设备及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明涉及智能打磨领域，公开了一种平面打磨补偿方法、装置、设备及存储介质。其中，该方法包括：在对待打磨面上的待打磨点进行打磨时，获取所述待打磨点的X、Y轴的坐标值，以及获取所述待打磨点所在的待打磨面的平面方程；根据所述X、Y轴的坐标值以及所述平面方程，计算出所述待打磨点的Z轴坐标值；根据所述Z轴坐标值确定打磨所述待打磨点的补偿值；根据所述补偿值确定打磨时的下刀深度。根据本发明公开的方法，自动对打磨时的下刀深度进行补偿，避免手动去微调打磨面的打磨数据，提高了打磨效率。

Description

平面打磨补偿方法、装置、设备及存储介质
技术领域
本发明涉及智能打磨领域，特别涉及一种平面打磨补偿方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
在打磨机加工的工作场景中，由于夹具不水平或者打磨物体表面变形不平整导致加工不理想。特别是对BGA芯片打磨时，芯片表面不平整的情况下如果单以某一点的坐标作为Z轴加工零点位置，就会出现局部打磨过多或者偏少的现象，造成打磨效果不理想，严重的话会导致电路板报废，造成经济损失。为了解决这一问题，目前只能通过手动去微调芯片表面的打磨数据。根据实际打磨效果来调试，打磨不到的地方就稍微继续往下打深一点，但是这样一次次尝试非常耗费时间，影响生产效率。
发明内容
本发明的主要目的为提供一种平面打磨补偿方法、装置、设备及存储介质，能实现平面打磨的自动补偿。
本发明提出一种平面打磨补偿方法，所述方法包括：
在对待打磨面上的待打磨点进行打磨时，获取所述待打磨点的X、Y轴的坐标值，以及获取所述待打磨点所在的待打磨面的平面方程；
根据所述X、Y轴的坐标值以及所述平面方程，计算出所述待打磨点的Z轴坐标值；
根据所述Z轴坐标值确定打磨所述待打磨点的补偿值；
根据所述补偿值确定打磨时的下刀深度。
进一步地，所述获取所述待打磨点的X、Y轴的坐标值，以及获取所述待打磨点所在的待打磨面的平面方程的步骤之前，包括：
以所述待打磨面的中心为坐标原点建立空间直角坐标系，并计算所述待打磨面的平面方程。
进一步地，所述计算所述待打磨面的平面方程的步骤，包括：
获取所述待打磨面内至少三点的坐标；
根据至少所述三点的坐标确定所述待打磨面的平面方程。
进一步地，所述获取所述待打磨面内至少三点的坐标的步骤，包括：
通过多点对刀法获取所述待打磨面上四个边角的第一坐标；
所述根据至少所述三点的坐标确定所述待打磨面的平面方程的步骤，包括：
以每两个相邻的边角与所述待打磨面的中心，分别构成一个三角平面；
以所述三角平面中的第一坐标以及所述待打磨面中心的坐标，分别计算所述三角平面对应的平面方程。
进一步地，所述根据所述补偿值确定打磨时的下刀深度，包括：
根据所述补偿值与预设下刀深度的和，确定打磨时的下刀深度。
进一步地，所述以所述三角平面中的第一坐标以及所述待打磨面中心的坐标，分别计算所述三角平面对应的平面方程的步骤，包括：
预设所述三角平面对应的平面方程为Ax+By+Cz+D＝0，其中所述A、B、C、D为自然数；
将所述三角平面中的第一坐标以及所述待打磨面中心的坐标代入所述预设的平面方程中，计算得出A、B、C、D的值，以得到所述三角平面对应的平面方程。
本发明还提供一种平面打磨补偿装置，包括：
获取单元，用于在对待打磨面上的待打磨点进行打磨时，获取所述待打磨点的X、Y轴的坐标值，以及获取所述待打磨点所在的待打磨面的平面方程；
第一计算单元，用于根据所述X、Y轴的坐标值以及所述平面方程，计算出所述待打磨点的Z轴坐标值；
第一确定单元，用于根据所述Z轴坐标值确定打磨所述待打磨点的补偿值；
第二确定单元，用于根据所述补偿值确定打磨时的下刀深度。
进一步地，还包括：
第二计算单元，用于以所述待打磨面的中心为坐标原点建立空间直角坐标系，并计算所述待打磨面的平面方程。
本发明还提供了一种设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现上述任一项所述方法的步骤。
本发明还提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一项所述的方法的步骤。
本发明提供的平面打磨补偿方法、装置、设备及存储介质，在对待打磨面上的待打磨点进行打磨时，获取所述待打磨点的X、Y轴的坐标值，以及获取所述待打磨点所在的待打磨面的平面方程；根据所述X、Y轴的坐标值以及所述平面方程，计算出所述待打磨点的Z轴坐标值；根据所述Z轴坐标值确定打磨所述待打磨点的补偿值；根据所述补偿值确定打磨时的下刀深度。通过自动对打磨时的下刀深度进行补偿，避免手动微调打磨面的打磨数据，提高了打磨效率。
附图说明
图1为本发明一实施例的平面打磨补偿方法的流程示意图；
图2为本发明另一实施例的平面打磨补偿方法的流程示意图；
图3为本发明一实施例的平面打磨补偿装置的框图；
图4为本发明实施例中的设备结构框图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参照图1，本发明一实施例中提出一种平面打磨补偿方法，应用于智能打磨机上，所述方法包括：
步骤S1,在对待打磨面上的待打磨点进行打磨时，获取所述待打磨点的X、Y轴的坐标值，以及获取所述待打磨点所在的待打磨面的平面方程；
本实施例中，待打磨面为需要进行打磨的不平整的表面，如BGA芯片表面。获取所述待打磨点X轴和Y轴的坐标是根据解析控制器中G代码的每一条指令，获取当前刀具在执行当前一条指令后的刀具位置。也就是能够解析出刀具的X、Y和Z轴坐标值，因为我们只需要对芯片表面平面进行补偿，所以刀具下刀的X、Y轴坐标值是不需要补偿的，只需要对Z轴坐标进行补偿。即待打磨平面内每一个待打磨点的X、Y轴坐标的值与刀具下刀位置的X、Y轴坐标相同。所述G代码为数控程序中的指令，使用G代码可以实现快速定位、逆圆插补、顺圆插补、中间点圆弧插补、半径编程、跳转加工。
步骤S2，根据所述X、Y轴的坐标值以及所述平面方程，计算出所述待打磨点的Z轴坐标值；
本实施例中，当智能打磨机对待打磨面进行打磨时，刀具走到待打磨点的上方，获取刀具当前位置的X、Y轴坐标，通过刀具当前位置的X轴和Y轴的坐标，确定所述待打磨点X轴和Y轴的坐标，将上述待打磨点的X轴和Y轴坐标代入待打磨面的平面方程，就可计算出待打磨点的Z轴的坐标值。
步骤S3，根据所述Z轴坐标值确定打磨所述待打磨点的补偿值；
本实施例中，上述补偿值指的是在预设打磨深度上作出的补偿的一个深度值，当智能打磨机对待打磨平面进行打磨时，若获取到待打磨点的Z轴坐标值为负值时，表明待打磨点相对于坐标原点所在的水平面为凸起；此时，在对该待打磨点进行打磨时，显然可以增加打磨的深度。在本实施例中，上述打磨所述待打磨点的补偿值即为坐标原点与上述Z轴坐标轴的差值，当Z轴坐标值为负值，上述差值为正值，此时补偿值为正值，即增加了打磨的深度。例如当Z轴坐标值为-5毫米时，需要对该打磨点的下刀深度补偿5毫米的值，即下刀深度增加5毫米。
若获取到待打磨点的Z轴坐标值为正值时，表明待打磨点相对于坐标原点所在的水平面为凹陷；此时，在对该待打磨点进行打磨时，显然可以减少打磨的深度。在本实施例中，上述打磨所述待打磨点的补偿值即为坐标原点与上述Z轴坐标轴的差值，当Z轴坐标值为正值，上述差值为负值，此时补偿值为负值，即减少了打磨的深度。不同的待打磨点的补偿值存在不同。
步骤S4,根据所述补偿值确定打磨时的下刀深度。
本实施例中，根据确定的补偿值，自动更改G代码的数据，确定待打磨点Z轴的打磨深度，实现平面打磨补偿。
举例来说，在待打磨面不平整时，智能打磨机对待打磨面进行打磨，通过GRBL解析G代码的数据，树莓派通过串口与GRBL控制器通讯。树莓派获取GRBL控制器中待打磨面内至少三点的坐标数据，然后通过这至少三点的坐标数据实时计算待打磨点所在的待打磨面的平面方程，通过解析的G代码的数据获取刀具位置，再通过刀具位置确定待打磨点的X轴和Y轴的坐标值，根据待打磨点的X轴和Y轴的坐标值计算待打磨面平面内当前待打磨点的Z轴坐标，根据Z轴坐标确定待打磨点的补偿值，并传给GRBL控制器，自动更改G代码的数据，进行平面打磨的补偿。GRBL是一款针对Arduino/AVR328芯片的嵌入式G代码编译和运动控制器,树莓派是为学习计算机编程教育设计的一种微型电脑。
本实施例中，当智能打磨机对待打磨物体进行打磨时，会预设打磨深度，但由于待打磨物体表面不平整时，统一的预设打磨深度会存在局部打磨过多或者偏少的现象。根据本实施例提供的方法，在对芯片打磨时，当芯片表面某一部分因变形凸起来时候，该区域下刀深度可以根据凸起来的高度进行增加；当芯片表面某一部分因变形凹下去时候，该区域下刀深度可以根据凹下去的高度进行减少，自动对打磨时的下刀深度进行补偿，避免手动微调打磨面的打磨数据，有效的提高了打磨效率。
参见图2，在一实施例中，上述获取所述待打磨点的X、Y轴的坐标值，以及获取所述待打磨点所在的待打磨面的平面方程的步骤S1之前，包括：
步骤S01，以所述待打磨面的中心为坐标原点建立空间直角坐标系，并计算所述待打磨面的平面方程。
本实施例中，在智能打磨机进行打磨时，选定打磨中心为坐标原点建立空间直角坐标系，在建立的空间直角坐标系中计算待打磨面的平面方程。其中，还可以选定待打磨面内任意一点建立空间直角坐标系，根据建立的空间直角坐标系计算相应的待打磨面的平面方程。
本实施例中，所述计算所述待打磨面的平面方程的步骤，包括：
获取所述待打磨面内至少三点的坐标；
根据至少所述三点的坐标确定所述待打磨面的平面方程。
本实施例中，获取至少三点的坐标，通过三点的坐标能快速、简单的确定待打磨面的平面方程，在空间直角坐标系中，任意三点的坐标即可确定该三点所在的一个平面的平面方程。
在一实施例中，所述获取所述待打磨面内至少三点的坐标的步骤，包括：
通过多点对刀法获取所述待打磨面上四个边角的第一坐标；
在本实施例中，若所述待打磨面为矩形时，所述四个边角即为该矩形的四个角。
所述根据至少所述三点的坐标确定所述待打磨面的平面方程的步骤，包括：
以每两个相邻的边角与所述待打磨面的中心，分别构成一个三角平面；
以所述三角平面中的第一坐标以及所述待打磨面中心的坐标，分别计算所述三角平面对应的平面方程。其中两个相邻的边角即为位于同一条边的两个角，一条直线及直线外一点可确定一个平面，本实施例中，三点确定一个三角平面。
本实施例中，通过多点对刀法获取待打磨面上四个边角的第一坐标，以及待打磨面的中心的坐标，根据上述获取到的待打磨面上的四个边角的第一坐标的Z轴坐标值和待打磨面的中心坐标的Z轴坐标值判断待打磨面的平整度，当待打磨面上的四个边角的第一坐标的Z轴坐标值和待打磨面的中心坐标的Z轴坐标值相等时，表明待打磨面平整，不需要对该待打磨面在打磨时进行补偿，当待打磨面上的四个边角的第一坐标的Z轴坐标值和待打磨面的中心坐标的Z轴坐标值不相等时，表明该打磨面不平整，需要对该待打磨面在打磨时进行补偿。将待打磨面分成四个三角平面，在打磨每一个三角平面时，对待打磨点的下刀深度进行补偿，使得待打磨面的打磨补偿能够更加精确。
在一实施例中，所述根据所述补偿值确定打磨时的下刀深度，包括：
根据所述补偿值与预设下刀深度的和，确定打磨时的下刀深度。
本实施例中，当智能打磨机对待打磨面进行打磨时，会预设打磨深度，例如向下打磨10毫米，当待打磨面某一部分因变形凸起来时候，该区域下刀深度可以根据凸起来的高度进行增加，如凸起的高度相对于坐标原点所在水平面凸起5毫米，则下刀深度即为预设打磨深度10毫米与凸起高度5毫米的和15毫米；当待打磨面某一部分因变形凹下去时候，该区域下刀深度可以根据凹下去的高度进行减少，通过计算每一个待打磨点的补偿值，自动对打磨时的下刀深度进行补偿，避免手动微调打磨面的打磨数据，有效的提高了打磨效率。
在一实施例中，所述以所述三角平面中的第一坐标以及所述待打磨面中心的坐标，分别计算所述三角平面对应的平面方程的步骤，包括：
预设所述三角平面对应的平面方程为Ax+By+Cz+D＝0，其中所述A、B、C、D为自然数；
将所述三角平面中的第一坐标以及所述待打磨面中心的坐标代入所述预设的平面方程中，计算得出A、B、C、D的值，以得到所述三角平面对应的平面方程。
例如，上述所述三角平面中的第一坐标以及所述待打磨面中心的坐标分别为M1(x1,y1,z1),M2(x2,y2,z2),M3(x3,y3,z3),，将三点的坐标带入上述预设的三角平面对应的平面方程Ax+By+Cz+D＝0中，得到一个带有三个方程的方程组，求出
A＝z2y1+z1y3+z3y2-y2z1-y3z2-y1z3
B＝z2x1+z1x3+z3x2-x2z1-x3z2-x1z3
C＝y2x1+y1x3+y3x2-x2y1-x3y2-x1y3
D＝z3y2x1+x3z2y1+y3x2z1-z3x2y1-x3y2z1-y3z2x1
再将所述A、B、C、D的值代入上述预设的三角平面对应的平面方程中，即可计算出所述三角平面对应的平面方程。
参见图3，本发明实施例还提供一种平面打磨补偿装置，包括：
获取单元11，用于在对待打磨面上的待打磨点进行打磨时，获取所述待打磨点的X、Y轴的坐标值，以及获取所述待打磨点所在的待打磨面的平面方程；
第一计算单元12，用于根据所述X、Y轴的坐标值以及所述平面方程，计算出所述待打磨点的Z轴坐标值；
第一确定单元13，用于根据所述Z轴坐标值确定打磨所述待打磨点的补偿值；
第二确定单元14，用于根据所述补偿值确定打磨时的下刀深度。
本实施例中，当智能打磨机对待打磨物体进行打磨时，会预设打磨深度，但由于待打磨物体表面不平整时，统一的预设打磨深度会存在局部打磨过多或者偏少的现象。根据本实施例提供的方法，在对芯片打磨时，当芯片表面某一部分因变形凸起来时候，该区域下刀深度可以根据凸起来的高度进行增加；当芯片表面某一部分因变形凹下去时候，该区域下刀深度可以根据凹下去的高度进行减少，自动对打磨时的下刀深度进行补偿，避免手动微调打磨面的打磨数据，有效的提高了打磨效率。
在一实施例中，上述面打磨补偿装置，还包括：
第二计算单元，用于以所述待打磨面的中心为坐标原点建立空间直角坐标系，并计算所述待打磨面的平面方程。
在一实施例中，上述第二计算单元，包括：
获取子单元，用于获取所述待打磨面内至少三点的坐标；
确定子单元，用于根据至少所述三点的坐标确定所述待打磨面的平面方程。
在一实施例中，上述获取子单元，具体用于：
通过多点对刀法获取所述待打磨面上四个边角的第一坐标。
上述确定子单元，包括：
构成模块，用于以每两个相邻的边角与所述待打磨面的中心，分别构成一个三角平面；
计算模块，用于以所述三角平面中的第一坐标以及所述待打磨面中心的坐标，分别计算所述三角平面对应的平面方程。
在一实施例中，上述第二确定单元，具体用于：
根据所述补偿值与预设下刀深度的和，确定打磨时的下刀深度。
在一实施例中，上述计算模块，具体用于：
预设所述三角平面对应的平面方程为Ax+By+Cz+D＝0，其中所述A、B、C、D为自然数；
将所述三角平面中的第一坐标以及所述待打磨面中心的坐标代入所述预设的平面方程中，计算得出A、B、C、D的值，以得到所述三角平面对应的平面方程。
在本实施例中，上述各个单元、子单元、模块的具体实现请参照上述方法实施例中所述，在此不再进行赘述。
参照图4，本发明一实施例中还提供一种设备3，包括存储器1和处理器4，所述存储器1中存储有计算机程序2，所述处理器4执行所述计算机程序2时，实现上述方法实施例中任一项所述方法的步骤。
本发明还提供一种存储介质，其上存储有计算机程序2，所述计算机程序2被处理器4执行时实现上述方法实施例中任一项所述的方法的步骤。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储与一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的和实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可以包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM通过多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双速据率SDRAM(SSRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其它变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、装置、物品或者方法不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者是还包括为这种过程、装置、物品或者方法所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、装置、物品或者方法中还存在另外的相同要素。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种平面打磨补偿方法，其特征在于，所述方法包括：
在对待打磨面上的待打磨点进行打磨时，获取所述待打磨点的X、Y轴的坐标值，以及获取所述待打磨点所在的待打磨面的平面方程；
根据所述X、Y轴的坐标值以及所述平面方程，计算出所述待打磨点的Z轴坐标值；
根据所述Z轴坐标值确定打磨所述待打磨点的补偿值；
根据所述补偿值确定打磨时的下刀深度；
其中，所述获取所述待打磨点的X、Y轴的坐标值的步骤，包括：
解析控制器中G代码的指令；
根据所述指令获取刀具在执行当前指令后的位置，确定所述位置的X、Y轴的坐标值；
将所述位置的X、Y轴的坐标值作为所述待打磨点的X、Y轴的坐标值;
所述获取所述待打磨点的X、Y轴的坐标值，以及获取所述待打磨点所在的待打磨面的平面方程的步骤之前，包括：
以所述待打磨面的中心为坐标原点建立空间直角坐标系，并计算所述待打磨面的平面方程;
所述计算所述待打磨面的平面方程的步骤，包括：
获取所述待打磨面内至少三点的坐标；
根据至少所述三点的坐标确定所述待打磨面的平面方程;
所述获取所述待打磨面内至少三点的坐标的步骤，包括：
通过多点对刀法获取所述待打磨面上四个边角的第一坐标；
所述根据至少所述三点的坐标确定所述待打磨面的平面方程的步骤，包括：
以每两个相邻的边角与所述待打磨面的中心，分别构成一个三角平面；
以所述三角平面中的第一坐标以及所述待打磨面中心的坐标，分别计算所述三角平面对应的平面方程；
所述根据所述补偿值确定打磨时的下刀深度，包括：
根据所述补偿值与预设下刀深度的和，确定打磨时的下刀深度。
2.根据权利要求1所述的平面打磨补偿方法，其特征在于，所述以所述三角平面中的第一坐标以及所述待打磨面中心的坐标，分别计算所述三角平面对应的平面方程的步骤，包括：
预设所述三角平面对应的平面方程为Ax+By+Cz+D=0，其中所述A、B、C、D为自然数；
将所述三角平面中的第一坐标以及所述待打磨面中心的坐标代入所述预设的平面方程中，计算得出A、B、C、D的值，以得到所述三角平面对应的平面方程。
3.一种平面打磨补偿装置，其特征在于，包括：
获取单元，用于在对待打磨面上的待打磨点进行打磨时，获取所述待打磨点的X、Y轴的坐标值，以及获取所述待打磨点所在的待打磨面的平面方程；
第一计算单元，用于根据所述X、Y轴的坐标值以及所述平面方程，计算出所述待打磨点的Z轴坐标值；
第一确定单元，用于根据所述Z轴坐标值确定打磨所述待打磨点的补偿值；
第二确定单元，用于根据所述补偿值确定打磨时的下刀深度；
第二计算单元，用于以所述待打磨面的中心为坐标原点建立空间直角坐标系，并计算所述待打磨面的平面方程；
所述第二计算单元，包括：
获取子单元，用于获取所述待打磨面内至少三点的坐标；
确定子单元，用于根据至少所述三点的坐标确定所述待打磨面的平面方程；
所述获取子单元，具体用于：
通过多点对刀法获取所述待打磨面上四个边角的第一坐标；
所述确定子单元，包括：
构成模块，用于以每两个相邻的边角与所述待打磨面的中心，分别构成一个三角平面；
计算模块，用于以所述三角平面中的第一坐标以及所述待打磨面中心的坐标，分别计算所述三角平面对应的平面方程；
所述第二确定单元，具体用于：
根据所述补偿值与预设下刀深度的和，确定打磨时的下刀深度。
4.一种用于平面打磨补偿的设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时，实现权利要求1至2中任一项所述的一种平面打磨补偿方法的步骤。
5.一种用于平面打磨补偿的存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时，实现权利要求1至2中任一项所述的一种平面打磨补偿方法的步骤。
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