CN110726368B - 产品中心的机械坐标的获取方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种产品中心的机械坐标的获取方法，包括以下步骤：在产品上设置测量孔；在三维软件中虚拟产品的测量：以产品中心为相对坐标原点，由三维软件抓取测量孔中心的相对坐标和测量孔中心至产品中心的距离L₁，计算出测量孔中心至产品中心的连线与产品的水平中心线的夹角θ₁；产品在机床上实际加工时的测量：在产品的同一水平线上设置第一探测点及第二探测点，探测出两个探测点相对机床的机械坐标，并计算出产品的倾斜角度θ₂；在实际状态下，探测出测量孔中心相对机床的机械坐标，此时测量孔中心至产品中心的连线与水平线的夹角θ₃＝θ₁+θ₂或θ₃＝θ₁‑θ₂，计算出产品中心的机械坐标。这种方法能够更加精准的获取产品中心的机械坐标。

Description

产品中心的机械坐标的获取方法

技术领域

本发明涉及CNC加工的技术领域，特别是涉及产品中心的机械坐标的获取方法。

背景技术

为了提高对产品加工的位置尺寸精度，通常需要先确定出准确的产品中心相对机床的机械坐标，以产品中心为基准能够大大提高对产品各个位置加工的精度。

目前，一般都是需要先在产品上设置测量孔，并通过雷尼绍探头进行三个点的测量动作，即测量出产品两端及测量孔中心的机械坐标，根据三个位置的测量坐标得到产品中心的机械坐标。但是，当测量孔不在产品中心线上时，这种测量方法得到的产品中心的机械坐标就会产生较大的误差，影响产品的加工精度。

发明内容

基于此，有必要针对探测得到产品中心的机械坐标的误差较大的问题，提供一种能够更加精准的获取产品中心的机械坐标的方法。

一种产品中心的机械坐标的获取方法，包括以下步骤：

在产品上设置测量孔；

在三维软件中虚拟所述产品的测量：以所述产品的中心为相对坐标的原点，根据三维软件抓取出所述测量孔的中心相对原点的相对坐标，以及所述测量孔的中心至所述产品的中心的距离L₁，并根据所述测量孔的相对坐标及距离L₁计算得出所述测量孔的中心至所述产品的中心的连线与所述产品的水平中心线之间的夹角θ₁；

所述产品在机床上实际加工时的测量：在所述产品上设置第一探测点及第二探测点，所述第一探测点和所述第二探测点沿所述产品水平方向位于同一直线上，探测出所述第一探测点和所述第二探测点相对机床的机械坐标，并计算出产品的倾斜角度θ₂；

在实际状态下，探测出所述测量孔的中心相对机床的机械坐标，此时所述测量孔的中心至所述产品的中心的连线与水平线之间的夹角θ₃＝θ₁+θ₂或θ₃＝θ₁-θ₂，且根据夹角θ₃及所述测量孔中心的机械坐标计算出所述产品中心的机械坐标。

在其中一个实施例中，根据以下公式计算得出夹角θ₁：sinθ₁＝所述测量孔的相对坐标Y轴数值/L₁。

在其中一个实施例中，根据以下公式计算得出夹角θ₁：cosθ₁＝所述测量孔的相对坐标X轴数值/L₁。

在其中一个实施例中，所述第一探测点及所述第二探测点均为所述产品外形上的点。便于探测数据，并更加快速、精准的计算出产品的倾斜角度。

在其中一个实施例中，根据以下公式计算得出倾斜角度θ₂：sinθ₂＝(所述第一探测点的机械坐标Y轴数值-所述第二探测点的机械坐标Y轴数值)/所述第一探测点与所述第二探测点之间的距离L₂。

在其中一个实施例中，根据以下公式计算得出倾斜角度θ₂：cosθ₂＝(所述第一探测点的机械坐标X轴数值-所述第二探测点的机械坐标X轴数值)/所述第一探测点与所述第二探测点之间的距离L₂。

在其中一个实施例中，将所述产品划分出左上角、右上角、左下角及右下角，所述机床的机械坐标原点靠近所述产品的右下角，所述测量孔靠近所述产品的左上角，并根据以下公式计算得出产品中心的机械坐标：所述产品中心的机械坐标X轴数值＝所述测量孔中心的机械坐标X轴数值+cosθ₃×L₁；所述产品中心的机械坐标Y轴数值＝所述测量孔中心的机械坐标Y轴数值-sinθ₃×L₁。

在其中一个实施例中，将所述产品划分出左上角、右上角、左下角及右下角，所述机床的机械坐标原点靠近所述产品的右下角，所述测量孔靠近所述产品的左下角，并根据以下公式计算得出产品中心的机械坐标：所述产品中心的机械坐标X轴数值＝所述测量孔中心的机械坐标X轴数值+sinθ₃×L₁；所述产品中心的机械坐标Y轴数值＝所述测量孔中心的机械坐标Y轴数值+cosθ₃×L₁。

在其中一个实施例中，将所述产品划分出左上角、右上角、左下角及右下角，所述机床的机械坐标原点靠近所述产品的右下角，所述测量孔靠近所述产品的右上角，并根据以下公式计算得出产品中心的机械坐标：所述产品中心的机械坐标X轴数值＝所述测量孔中心的机械坐标X轴数值-cosθ₃×L₁；所述产品中心的机械坐标Y轴数值＝所述测量孔中心的机械坐标Y轴数值-sinθ₃×L₁。

在其中一个实施例中，将所述产品划分出左上角、右上角、左下角及右下角，所述机床的机械坐标原点靠近所述产品的右下角，所述机床的机械坐标原点靠近所述产品的右下角，所述测量孔靠近所述产品的右下角，并根据以下公式计算得出产品中心的机械坐标：所述产品中心的机械坐标X轴数值＝所述测量孔中心的机械坐标X轴数值-cosθ₃×L₁；所述产品中心的机械坐标Y轴数值＝所述测量孔中心的机械坐标Y轴数值+sinθ₃×L₁。

上述产品中心的机械坐标的获取方法，首先在虚拟状态下获取产品中心至测量孔中心的距离，以及测量孔中心相对产品中心的相对坐标值，然后根据三角函数能够精确地计算出测量孔中心至产品中心的连线与产品的水平中心线之间的夹角θ₁；产品在实际加工时，经常会处于倾斜状态，通过探测出第一探测点和第二探测点的机械坐标值，并同样根据三角函数能够精准地计算出产品的倾斜角度θ₂，根据θ₁和θ₂得到实际状态下测量孔中心至产品中心的连线与水平线之间的夹角θ₃，需要说明的是，根据产品的倾斜方向不同，θ₃＝θ₁+θ₂或θ₃＝θ₁-θ₂，得到θ₃、L₁以及测量孔的机械坐标数值后，可以根据三角函数准确的计算出在实际状态下产品中心相对机床的机械坐标数值。

附图说明

图1为本发明产品虚拟状态时的第一实施例的结构示意图；

图2为本发明产品实际放置状态时的第一实施例的结构示意图；

图3为本发明产品虚拟状态时的第二实施例的结构示意图；

图4为本发明产品实际放置状态时的第二实施例的结构示意图；

图5为本发明产品虚拟状态时的第三实施例的结构示意图；

图6为本发明产品实际放置状态时的第三实施例的结构示意图；

图7为本发明产品虚拟状态时的第四实施例的结构示意图；

图8为本发明产品实际放置状态时的第四实施例的结构示意图；

图9为本发明产品的测量孔一实施例的结构示意图；

图10为本发明探测测量孔时的状态参考示意图；

图11为本发明探测第一探测点时的状态参考示意图；

图12为本发明探测第二探测点时的状态参考示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、中心；11、产品中心；12、左端；13、右端；14、左上角；15、右上角；16、左下角；17、右下角；2、测量孔；21、左侧垂足；22、右侧垂足；23、上侧垂足；24、下侧垂足；3、第一探测点；4、第二探测点；5、红外探头。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

请参阅图1及图2，在一实施例中，一种产品中心的机械坐标的获取方法，包括以下步骤：

在产品1上设置测量孔2；

在三维软件中虚拟产品1的测量：以产品中心11为相对坐标的原点，根据三维软件抓取出测量孔中心相对原点的相对坐标，以及测量孔中心至产品中心11的距离L₁，并根据测量孔2的相对坐标及距离L₁计算得出测量孔中心至产品中心11的连线与产品1的水平中心线之间的夹角θ₁；

产品1在机床上实际加工时的测量：在产品1上设置第一探测点3及第二探测点4，第一探测点3和第二探测点4沿产品1水平方向位于同一直线上，探测出第一探测点3和第二探测点4相对机床的机械坐标，并计算出产品1的倾斜角度θ₂；

在实际状态下，探测出测量孔中心相对机床的机械坐标，此时测量孔中心至产品中心11的连线与水平线之间的夹角θ₃＝θ₁+θ₂或θ₃＝θ₁-θ₂，且根据夹角θ₃及测量孔中心的机械坐标计算出产品中心11的机械坐标。

上述产品中心11的机械坐标的获取方法，首先在虚拟状态下获取产品中心11至测量孔中心的距离，以及测量孔中心相对产品中心11的相对坐标值，然后根据三角函数能够精确地计算出测量孔中心至产品中心11的连线与产品1的水平中心线之间的夹角θ₁；产品1在实际加工时，经常会处于倾斜状态，通过探测出第一探测点3和第二探测点4的机械坐标值，并同样根据三角函数能够精准地计算出产品1的倾斜角度θ₂，根据θ₁和θ₂得到实际状态下测量孔中心至产品中心11的连线与水平线之间的夹角θ₃，需要说明的是，根据产品1的倾斜方向不同，θ₃＝θ₁+θ₂或θ₃＝θ₁-θ₂，得到θ₃、L₁以及测量孔2的机械坐标数值后，可以根据三角函数准确的计算出在实际状态下产品中心11相对机床的机械坐标数值。

需要说明的是，测量孔2的位置分两种情况。第一种情况：测量孔2位于产品1的中心线上，测量孔2可以是位于穿过产品中心11的水平中心线上，也可以是位于穿过产品中心11的竖直中心线上；这种情况下，只需要探测出测量孔2的机械坐标及测量孔2所在的中心线上产品1外形的两个端点的机械坐标即可，知道了测量孔2的机械坐标就确定了产品中心11的机械坐标X轴数值或者Y轴数值，计算出两个端点的连线的中心的机械坐标，就能确定出产品中心11的另一机械坐标值。第二种情况：测量孔2不在产品1的中心线上，这种情况下运用本发明的获取方法能够更加精准、有效的得到产品中心11的机械坐标，如果还用第一种情况的测量方式则会获得偏差较大的产品中心11的机械坐标，因为无法直接通过测量孔2及两个端点确定出产品1的中心线的位置。

请参阅图1，在具体获得夹角θ₁时，产品1呈水平放置，此时可以在产品1三维图里抓取测量孔中心的相对坐标，以及测量孔中心到产品中心11的距离L₁，并且由测量孔中心至产品中心11的连线、经过产品中心11的水平线及经过测量孔中心的垂直线构建出一个直角三角形。测量孔中心至产品中心11的连线为直角三角形的斜边，经过产品中心11的水平线为直角三角形的第一直角边，经过测量孔中心的垂直线为直角三角形的第二直角边，测量孔中心至产品中心11的连线与经过产品中心11的水平线之间的夹角为θ₁。由于此时构建的坐标系是以产品中心11为原点的相对坐标系，则测量孔中心的相对坐标X轴数值就是第一直角边的长度，测量孔中心的相对坐标Y轴数值就是第二直角边的长度。根据三角函数可以采用两种计算方式得到θ₁的数值，第一种计算方式：sinθ₁＝测量孔2的相对坐标Y轴数值/L₁；第二种计算方式：cosθ₁＝测量孔2的相对坐标X轴数值/L₁。

请参阅图2，在具体获得夹角θ₂时，第一探测点3及第二探测点4均为产品1外形上的点，便于快速、方便地探测到探测点相对机床的机械坐标。此时由第一探测点3与第二探测点4的连线、经过第一探测点3的垂直线及经过第二探测点4的水平线构建一个直角三角形，其中，第一探测点3与第二探测点4的连线为直角三角形的斜边，经过第一探测点3的垂直线为直角三角形的第一直角边，经过第二探测点4的水平线为直角三角形的第二直角边，第一探测点3与第二探测点4的连线与经过第二探测点4的水平线之间的夹角为θ₂。根据三角函数可以采用两种计算方式得到θ₂的数值，第一种计算方式：sinθ₂＝(第一探测点3的机械坐标Y轴数值-第二探测点4的机械坐标Y轴数值)/第一探测点3与第二探测点4之间的距离L₂；第二种计算方式：cosθ₂＝(第一探测点3的机械坐标X轴数值-第二探测点4的机械坐标X轴数值)/第一探测点3与第二探测点4之间的距离L₂。

请参阅图2，在具体获得夹角θ₃时，由于测量孔2相对于产品中心11的位置不同，以及产品1倾斜放置时相对于水平状态的旋转方向不同，如顺时针旋转或逆时针旋转，都会造成θ₃的计算方式不同。具体地，θ₃＝θ₁+θ₂或θ₃＝θ₁-θ₂。

请继续参阅图2，在具体计算获得产品中心11的机械坐标时，知道了θ₃的数值、测量孔中心至产品中心11的距离L₁，以及测量孔中心的位置，则同样可以构建出一个直角三角形，其中，测量孔中心至产品中心11的连线为直角三角形的斜边，经过产品中心11的水平线为直角三角形的第一直角边，经过测量孔中心的垂直线为直角三角形的第二直角边。根据三角函数可以计算出产品中心11相对机床的机械坐标，例如：产品中心11的X轴坐标数值＝测量孔中心的机械坐标X轴数值-cosθ₃×L₁；产品中心11的Y轴坐标数值＝测量孔中心的机械坐标Y轴数值-sinθ₃×L₁。

在一实施例中，产品1具有相对地左端12及右端13，并将产品1划分出左上角14、右上角15、左下角16及右下角17，机床的机械坐标原点靠近产品1的右下角17，测量孔中心及产品中心11均处于机械坐标系X轴的负数区域及Y轴的正数区域，以下根据测量孔2处于不同位置来介绍产品中心11的机械坐标的计算方式：

请参阅图1及图2，在第一种实施方式中，测量孔2靠近产品1的左上角14，产品1的倾斜状态为，以产品1右下角17为支点，产品1左端12沿顺时针旋转，此时，θ₃＝θ₁+θ₂，产品中心11的机械坐标的计算公式为：产品中心11的机械坐标X轴数值＝测量孔中心的机械坐标X轴数值+cosθ₃×L₁；产品中心11的机械坐标Y轴数值＝测量孔中心的机械坐标Y轴数值-sinθ₃×L₁。

请参阅图3及图4，在第二种实施方式中，测量孔2靠近产品1的左下角16，产品1的倾斜状态为，以产品1右下角17为支点，产品1左端12沿顺时针旋转，此时，θ₃＝θ₁+θ₂，产品中心11的机械坐标的计算公式为：产品中心11的机械坐标X轴数值＝测量孔中心的机械坐标X轴数值+sinθ₃×L₁；产品中心11的机械坐标Y轴数值＝测量孔中心的机械坐标Y轴数值+cosθ₃×L₁。

请参阅图5及图6，在第三种实施方式中，测量孔2靠近产品1的右上角15，产品1的倾斜状态为，以产品1左下角16为支点，产品1右端13沿逆时针旋转，此时，θ₃＝θ₁+θ₂，产品中心11的机械坐标的计算公式为：产品中心11的机械坐标X轴数值＝测量孔中心的机械坐标X轴数值-cosθ₃×L₁；产品中心11的机械坐标Y轴数值＝测量孔中心的机械坐标Y轴数值-sinθ₃×L₁。

请参阅图7及图8，在第四种实施方式中，测量孔2靠近产品1的右下角17，产品1的倾斜状态为，以产品1左下角16为支点，产品1右端13沿逆时针旋转，此时，θ₃＝θ₁-θ₂，产品中心11的机械坐标的计算公式为：产品中心11的机械坐标X轴数值＝测量孔中心的机械坐标X轴数值-cosθ₃×L₁；产品中心11的机械坐标Y轴数值＝测量孔中心的机械坐标Y轴数值+sinθ₃×L₁。

在另一实施例中，机床的机械坐标原点靠近产品1的左下角16，测量孔中心及产品中心11均处于机械坐标系X轴的正数区域及Y轴的正数区域，产品中心11的机械坐标的计算方式同上述实施方式一样。

请参阅图9，在一实施例中，测量孔中心的机械坐标通过红外探头5测得。具体地，经过测量孔中心的水平线和垂直线会与测量孔2的外侧形成四个垂足，分别是左侧垂足21、右侧垂足22、上侧垂足23及下侧垂足24，通过红外探头5分别探测出这四个垂足的机械坐标，以及上下垂足之间的距离、左右垂足之间的距离，测量孔中心的机械坐标X轴数值＝产品左侧垂足21的机械坐标X轴数值+左右垂足之间的距离的一半；测量孔中心的机械坐标Y轴数值＝产品下侧垂足24的机械坐标Y轴数值+上下垂足之间的距离的一半。请参阅图10、图11及图12，可以理解的是，测量孔中心、第一探测点3及第二探测点4的机械坐标也均可以由红外探头5进行探测。

需要说明的是，在实际操作中，通过CNC数控加工机床对产品1加工，可以编写测量宏程序，将产品1的倾斜角度带入宏程序计算中，使得能够更加精准地获得产品中心11的机械坐标，保证产品1的位置度尺寸更精准，进而提高对产品1的加工精度。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种产品中心的机械坐标的获取方法，其特征在于，包括以下步骤：

在产品上设置测量孔；

在三维软件中虚拟所述产品的测量：以所述产品的中心为相对坐标的原点，根据三维软件抓取出所述测量孔的中心相对原点的相对坐标，以及所述测量孔的中心至所述产品的中心的距离L₁，并根据所述测量孔的相对坐标及距离L₁计算得出所述测量孔的中心至所述产品的中心的连线与所述产品的水平中心线的夹角θ₁；

所述产品在机床上实际加工时的测量：在所述产品上设置第一探测点及第二探测点，所述第一探测点和所述第二探测点沿所述产品水平方向位于同一直线上，探测出所述第一探测点和所述第二探测点相对机床的机械坐标，并计算出产品的倾斜角度θ₂；θ₂为第一探测点与第二探测点的连线与经过第二探测点的水平线之间的夹角，或者；θ₂为第一探测点与第二探测点的连线与经过第一探测点的水平线之间的夹角；

在实际状态下，探测出所述测量孔的中心相对机床的机械坐标，此时所述测量孔的中心至所述产品的中心的连线与水平线的夹角θ₃＝θ₁+θ₂或θ₃＝θ₁-θ₂，且根据夹角θ₃及所述测量孔中心的机械坐标计算出所述产品中心的机械坐标。

2.根据权利要求1所述的获取方法，其特征在于，根据以下公式计算得出夹角θ₁：sinθ₁＝所述测量孔的相对坐标Y轴数值/L₁。

3.根据权利要求1所述的获取方法，其特征在于，根据以下公式计算得出夹角θ₁：cosθ₁＝所述测量孔的相对坐标X轴数值/L₁。

4.根据权利要求1所述的获取方法，其特征在于，所述第一探测点及所述第二探测点均为所述产品外形上的点。

5.根据权利要求1所述的获取方法，其特征在于，根据以下公式计算得出倾斜角度θ₂：sinθ₂＝(所述第一探测点的机械坐标Y轴数值-所述第二探测点的机械坐标Y轴数值)/所述第一探测点与所述第二探测点之间的距离L₂。

6.根据权利要求1所述的获取方法，其特征在于，根据以下公式计算得出倾斜角度θ₂：cosθ₂＝(所述第一探测点的机械坐标X轴数值-所述第二探测点的机械坐标X轴数值)/所述第一探测点与所述第二探测点之间的距离L₂。

7.根据权利要求1所述的获取方法，其特征在于，将所述产品划分出左上角、右上角、左下角及右下角，所述机床的机械坐标原点靠近所述产品的右下角，所述测量孔靠近所述产品的左上角，并根据以下公式计算得出产品中心的机械坐标：

所述产品中心的机械坐标X轴数值＝所述测量孔中心的机械坐标X轴数值+cosθ₃×L₁；

所述产品中心的机械坐标Y轴数值＝所述测量孔中心的机械坐标Y轴数值-sinθ₃×L₁。

8.根据权利要求1所述的获取方法，其特征在于，将所述产品划分出左上角、右上角、左下角及右下角，所述机床的机械坐标原点靠近所述产品的右下角，所述测量孔靠近所述产品的左下角，并根据以下公式计算得出产品中心的机械坐标：

所述产品中心的机械坐标X轴数值＝所述测量孔中心的机械坐标X轴数值+sinθ₃×L₁；

所述产品中心的机械坐标Y轴数值＝所述测量孔中心的机械坐标Y轴数值+cosθ₃×L₁。

9.根据权利要求1所述的获取方法，其特征在于，将所述产品划分出左上角、右上角、左下角及右下角，所述机床的机械坐标原点靠近所述产品的右下角，所述测量孔靠近所述产品的右上角，并根据以下公式计算得出产品中心的机械坐标：

所述产品中心的机械坐标X轴数值＝所述测量孔中心的机械坐标X轴数值-cosθ₃×L₁；

所述产品中心的机械坐标Y轴数值＝所述测量孔中心的机械坐标Y轴数值-sinθ₃×L₁。

10.根据权利要求1所述的获取方法，其特征在于，将所述产品划分出左上角、右上角、左下角及右下角，所述机床的机械坐标原点靠近所述产品的右下角，所述测量孔靠近所述产品的右下角，并根据以下公式计算得出产品中心的机械坐标：

所述产品中心的机械坐标X轴数值＝所述测量孔中心的机械坐标X轴数值-cosθ₃×L₁；

所述产品中心的机械坐标Y轴数值＝所述测量孔中心的机械坐标Y轴数值+sinθ₃×L₁。

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