CN111026030A - 一种数控机床的孔位双重修正方法 - Google Patents

一种数控机床的孔位双重修正方法 Download PDF

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罗群
刘博锋
刘义明
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Abstract

本发明公开了一种数控机床的孔位双重修正方法，根据一段制孔区域内两个基准孔的位置和法向信息来修正待加工孔的位置和法向。首先利用已有视觉找正技术测量出基准孔的位置偏差，利用法向激光传感器测量出基准孔的法向量，然后利用补偿算法计算出待加工孔的位置偏差和两个旋转轴的角度值，并进行自动补偿修正，可有效满足制孔过程中位置精度、垂直度的要求。

Description

一种数控机床的孔位双重修正方法
技术领域
本申请涉及飞机数字化装配的自动制孔领域,特别是一种数控机床的孔位双重修正方法。
背景技术
飞机产品的连接多为机械连接，其中以螺接和铆接方式为主，其连接前必须对相关零部件进行制孔，飞机传统装配过程中采用人工制孔的方式，制孔水平受人员技能影响大，孔质量参差不齐，在无法保证装配精度的同时装配效率低，使得最终产品的稳定性差，其装配连接质量直接影响产品结构抗疲劳性能与可靠性。
随着自动化技术的发展，各大公司开始研究开发自动化制孔设备替代人工制孔，例如GEMCOR、EI、BROETJE、Hawker de Havilland等相继研制出各种类型的自动制孔设备，并应用到飞机装配领域。国内各高校如浙大、西工大、北航、南航等也将精力投放在自动制孔设备的研发上，并取得了可观的成果，已在国内各主机厂投入使用。
评价设备制孔质量的两个主要因素一个是孔位精度，另一个是垂直度。在现有文献资料中，制孔设备的孔位修正主要是采用视觉找正的方法进行实时单孔修正；垂直度的修正大多采用四个法向激光元件实时计算修正。但由于实际加工过程中受环境影响，实时修正的方法效率较低，且存在误修正的加工风险。
发明内容
本申请的目的是提供一种数控机床的双重修正方法，该方法能够有效保证设备制孔质量，又可以大幅提升制孔效率。
为达到以上目的，本发明采取如下技术方案予以实现：
一种数控机床的孔位双重修正方法，包括如下步骤：
1)在制孔区域内每一段加工孔的两端设置测量修正点P1和Pn，两个测量修正点之间排布多个加工孔Hi(i＝1,2,3,4…)；
通过视觉找正系统计算出两个测量修正点P1和Pn相对于理论位置的偏差量ΔP1、ΔPn；通过测量得出P1点的法向量[i1,j1,k1],Pn点的法向量[in,jn,kn]。
具体过程为：机床运动至P1处，P1的理论位置从产品设计数模中获取，由视觉找正系统记算出P1的位置偏差量ΔP1，
在P1处进行单孔法向修正，并获得基准孔P1的法向量，即[i1,j1,k1]。
相同步骤采集Pn处的位置偏差ΔPn和法向量[in,jn,kn]，将采集完成的测量修正点P1和Pn的位置和法向信息以文本形式记录至数控机床中。
2)根据已得出P1和Pn的位置和法向信息，利用补偿算法计算出待加工孔处机床的位置误差量ΔHi和机床两个旋转轴的角度值Bi,Ci。
具体计算过程为：根据P1和Pn的位置和法向信息、P1和Pn之间的弦长Sn以及待加工孔Hi到P1之间的弦长Si，利用补偿算法计算待加工孔的位置偏差ΔHi，和两个旋转轴的角度值Bi、Ci。
Figure BDA0002317173050000021
Figure BDA0002317173050000022
Figure BDA0002317173050000023
3)在待加工孔Hi处，机床的坐标位置根据ΔHi进行补偿，两个旋转轴按Bi、Ci角度值进行调整，实现制孔位置和法向的双重修正。
与现有技术比，本发明的有益效果为：
(1)本发明的数控机床双重修正方法，在一段制孔区域里，只需要对两端基准孔的位置和法向信息进行采集，不需要单独对每个加工孔进行实时修正，可以大幅提升加工效率。
(2)本发明可以解决法向实时修正过程中激光点照入产品对缝或是已加工孔中导致修正出现错误的问题。
(3)本发明能够将基准孔位置和法向数据以文本形式记录下来，制孔前进行二次确认，可以有效预防实时修正过程可能存在的误修正风险。
以下结合附图及实施例对本申请作进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明实施例的一个制孔区域示意图；
图2为本发明实施例的工艺流程图；
具体实施方式
图1为产品的一段制孔区域示意图，图2为该修正方法实施过程。
一种数控机床的孔位双重修正方法，包括如下步骤：
1)在制孔区域内每一段加工孔的两端设置测量修正点P1和Pn，两个测量修正点之间排布多个加工孔Hi(i＝1,2,3,4…)；
通过视觉找正系统计算出两个测量修正点P1和Pn相对于理论位置的偏差量ΔP1、ΔPn；通过测量得出P1点的法向量[i1,j1,k1],Pn点的法向量[in,jn,kn]。
具体过程为：机床运动至P1处，P1的理论位置从产品设计数模中获取，由视觉找正系统记录出P1的位置偏差量ΔP1，
在P1处进行单孔法向修正，并获得基准孔P1的法向量，即[i1,j1,k1]。
相同步骤采集Pn处的位置偏差ΔPn和法向量[in,jn,kn]，将采集完成的测量修正点P1和Pn位置和法向信息以文本形式记录至数控机床中。
2)根据已得出P1和Pn的位置和法向信息，利用补偿算法计算出待加工孔处机床的位置误差量ΔHi和机床两个旋转轴的角度值Bi,Ci。
具体计算过程为：根据P1和Pn位置和法向信息、P1和Pn之间的弦长Sn以及待加工孔Hi到P1之间的弦长Si，利用补偿算法计算待加工孔的位置偏差ΔHi，和两个旋转轴的角度值Bi、Ci。
Figure BDA0002317173050000041
Figure BDA0002317173050000042
Figure BDA0002317173050000043
3)在待加工孔Hi处，机床的坐标位置根据ΔHi进行补偿，两个旋转轴按Bi、Ci角度值进行调整，实现制孔位置和法向的双重修正。
上述技术方案中，机床的两个旋转轴分别指B轴和C轴。本发明根据一段制孔区域内两个基准孔的位置和法向信息来修正待加工孔的位置和法向。首先利用已有视觉找正技术测量出基准孔的位置偏差，利用法向激光传感器测量出基准孔的法向量，然后利用补偿算法计算出待加工孔的位置偏差和两个旋转轴的角度值，并进行自动补偿修正，可有效满足制孔过程中位置精度、垂直度的要求。

Claims (3)

1.一种数控机床的孔位双重修正方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤1在制孔区域内每一段加工孔的两端设置测量修正点P1和Pn，两个测量修正点之间排布多个加工孔Hi(i＝1，2，3，4…)；通过视觉找正系统计算出两个测量修正点P1和Pn相对于理论位置的偏差量ΔP1、ΔPn；通过法向测量得出P1点的法向量[i1，j1，k1]，Pn点的法向量[in，jn，kn]。
步骤2根据已得出P1和Pn位置和法向信息，利用补偿算法计算出待加工孔处机床的位置误差量ΔHi和机床两个旋转轴的角度值Bi，Ci。
步骤3在待加工孔Hi处，机床的坐标位置根据ΔHi进行补偿，两个旋转轴按Bi、Ci角度值进行调整，实现制孔位置和法向的双重修正。
2.根据权利要求1所述的一种数控机床的孔位双重修正方法，其特征在于所述的步骤1具体过程为：
机床运动至P1处，P1的理论位置从产品设计数模中获取，由视觉找正系统记录出P1的位置偏差量ΔP1；在P1处进行单孔法向修正，并获得基准孔P1的法向量，即[i1，j1，k1]；相同步骤采集Pn处的位置偏差ΔPn和法向量[in，jn，kn]，将采集完成的测量修正点P1和Pn的位置和法向信息以文本形式记录至数控机床中。
3.根据权利要求1所述的一种数控机床的孔位双重修正方法，其特征在于所述的步骤2中位置误差量ΔHi和机床两个旋转轴的角度值Bi，Ci具体计算过程如下：
根据P1和Pn的位置和法向信息、P1和Pn之间的弦长Sn以及待加工孔Hi到P1之间的弦长Si，利用补偿算法计算待加工孔的位置偏差ΔHi，和两个旋转轴的角度值Bi、Ci
Figure FDA0002317173040000021
Figure FDA0002317173040000022
Figure FDA0002317173040000023
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