CN111113152B

CN111113152B - 检测补偿装置、检测补偿方法及计算机可读存储介质

Info

Publication number: CN111113152B
Application number: CN201811291741.4A
Authority: CN
Inventors: 杨明全; 张森; 刘星; 肖健; 陈磊
Original assignee: Fu Ding Electronical Technology Jiashan Co Ltd
Current assignee: Fu Ding Electronical Technology Jiashan Co Ltd
Priority date: 2018-10-31
Filing date: 2018-10-31
Publication date: 2021-11-02
Anticipated expiration: 2038-10-31
Also published as: CN111113152A

Abstract

本发明提出一种检测补偿装置，其包括处理器、存储设备、光栅尺及输入单元，存储设备还存储有具有总误差阈值，检测补偿装置运行有检测补偿系统，检测补偿系统包括：设定模块，用于通过输入单元设定目标移动距离L、测量点的间隔长度P、测量点的个数i及测量次数j；测量模块，用于控制光栅尺移动机构的滑动件在第一方向上的移动距离；计算模块，用于计算出移动机构的滑动件在第一方向上的平均移动总误差及移动补偿值；比对补偿模块，用于将平均移动总误差与总误差阈值比较及判断采用以相应的间距进行分段补偿相应的移动补偿值。上述检测补偿装置检测及补偿精度高。本发明还提出了一种检测补偿方法及计算机可读存储介质。

Description

检测补偿装置、检测补偿方法及计算机可读存储介质

技术领域

本发明涉及一种检测补偿装置，特别是一种用于对加工设备的移动机构的进行移动补偿的检测补偿装置、检测补偿方法及计算机可读存储介质。

背景技术

高性能数控机床是装备制造业的技术基础和发展方向之一，其精度高、经济性能好，尤其适用于大批量、高精度要求的零件加工。数控机床出厂时及长期使用后，驱动加工主轴及固定治具移动的移动机构需进行螺距补偿，以提髙移动精度，从而保障产品加工质量。

目前通常采用激光干涉仪检测系统检测移动机构的定位误差值，再利用计算系统进行手动计算，最后将计算出螺距的补偿值输入系统螺距补偿表中，计算方法复杂，一般人员难以掌握，而且激光干涉仪检测需要专业人员操作，价格昂贵，难以普及应用。

发明内容

鉴于上述状况，有必要提供一种便于对数控机床的移动机构的进行移动补偿的检测补偿装置、检测补偿方法及计算机可读存储介质，以解决上述问题。

本发明提出一种检测补偿装置，用于对数控机床的移动机构的进行检测及补偿，所述检测补偿装置包括处理器、存储设备及输入单元，所述存储设备及所述输入单元与所述处理器电性连接，所述处理器适于实现各指令，所述存储设备适于存储多条指令，所述检测补偿装置还包括光栅尺，所述光栅尺设置于所述移动机构上且与所述处理器电性连接，所述光栅尺用于测量所述移动机构的滑动件沿第一方向的移动距离，所述存储设备还存储有具有总误差阈值，所述检测补偿装置运行有检测补偿系统，所述检测补偿系统包括：

设定模块，用于通过所述输入单元设定目标移动距离L、测量点的间隔长度P、测量点的个数i及测量次数j；

测量模块，用于控制所述光栅尺测量移动机构的滑动件在第一方向上的平均移动总误差及移动距离；

计算模块，用于根据所述测量模块的测量数据及所述设定模块的设定数据计算出所述移动机构的滑动件在第一方向上的平均移动总误差及移动补偿值；

比对补偿模块，用于将所述移动机构的滑动件在第一方向上的单向移动的平均移动总误差与所述存储设备存储的总误差阈值比较及判断采用以相应的间距进行分段补偿相应的移动补偿值。

本发明同时提出一种检测补偿方法，其包括：

通过一输入单元设定目标移动距离L、测量点的间隔长度P、测量点的个数i及测量次数j；

控制一光栅尺测量移动机构的滑动件在第一方向上的移动距离；

根据测量数据及设定数据计算出所述移动机构的滑动件在第一方向上的平均移动总误差及移动补偿值；

将所述移动机构的滑动件在第一方向上的单向移动的平均移动总误差与一存储设备存储的总误差阈值比较及判断采用以相应的间距进行分段补偿相应的移动补偿值。

本发明还提出一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序由处理器加载并执行所述的检测补偿方法。

上述检测补偿装置、检测补偿系统及检测补偿方法通过光栅尺检测的移动机构的移动数据及设定模块设定的数据，从而自动计算出移动机构的滑动件在第一方向上的移动补偿值，并采用以相应的间距进行分段补偿相应的移动补偿值，从而提高了移动机构的补偿精度。

附图说明

图1是本发明一实施方式的检测补偿装置及数控机床的模块示意图。

图2是图1的检测补偿装置光栅尺及移动机构的立体示意图。

图3是本发明一实施方式的检测补偿系统的模块示意图。

图4是本发明一实施方式的检测补偿方法的流程示意图。

主要元件符号说明

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当一个元件或组件被认为是“连接”另一个元件或组件，它可以是直接连接到另一个元件或组件或者可能同时存在居中设置的元件或组件。当一个元件或组件被认为是“设置在”另一个元件或组件，它可以是直接设置在另一个元件或组件上或者可能同时存在居中设置的元件或组件。

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。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1，图1为本发明一实施方式的一种用于对数控机床300的移动机构310的进行检测及补偿的检测补偿装置100的示意图。如图2所示，移动机构310用于对数控机床300的加工主轴及定位治具(图未示)进行移动定位，其包括固定板320、至少一个滑轨330、滑动件340及驱动件350。固定板320设置于数控机床300上。至少一个滑轨330设置于固定板320上。滑动件340滑动地设置于至少一个滑轨330上。驱动件350设置于固定板320上以驱动滑动件340移动。本实施例中，驱动件350为丝杆螺母结构，但驱动件350不是本发明的结构重点，其具体结构不再赘述。可以理解，数控机床300还包括机台、加工主轴及控制器等，但是机台、加工主轴及控制器等不是本发明的结构重点，其具体结构也不再赘述。

检测补偿装置100包括处理器10、存储设备20、光栅尺30、显示器40、输入单元50及通讯单元60。存储设备20、光栅尺30、显示器40、输入单元50及通讯单元60与处理器10电性连接。可以理解，检测补偿装置100还包括壳体及电路板，但是壳体及电路板不是本发明的结构重点，其具体结构不再赘述。

处理器10可以是中央处理器、数字信号处理器或者单片机等。处理器10用于处理相关数据及发送多条指令。

存储设备20能够存储相关数据及多条指令，且所述指令适于由处理器10加载并执行相关动作。存储设备20还能够存储有总误差阈值。所述总误差阈值包括第一总误差阈值、第二总误差阈值及第三总误差阈值。所述第一总误差阈值为0.24mm，所述第二总误差阈值为0.16mm及所述第三总误差阈值为0.065mm。

可理解，存储设备20可为硬盘、U盘、随机存取存储器等。

在至少一实施方式中，存储设备20可以是内部存储系统，例如闪存、随机读取存储器RAM及可读取的存储器ROM等。

在至少一实施方式中，存储设备20还可以是一个存储系统，例如影碟、存储卡、或者数据存储媒介等。存储设备20还包括不稳定或者稳定的存储设备。

在至少一实施方式中，存储设备20包括两个或者多个存储设备，例如，其中一个存储设备为记忆体，其中另一个存储设备为驱动器。

如图2所示，光栅尺30设置于固定板320上。光栅尺30用于测量移动机构310的滑动件340在驱动件350的驱动下沿至少一个滑轨330(第一方向)的移动距离。

显示器40用于显示所述处理器10的处理结果。

输入单元50用于供用户输入各种信息以及控制指令等。在本实施方式中，所述输入单元50可以包括，但不限于，鼠标、键盘、触摸屏、摄像头、遥控器等。

通讯单元60可以为蓝牙、无线Wi-Fi及其它无线通讯的设备的其中一种。检测补偿装置100能够通过通讯单元60直接与数控机床300无线联接。

请参阅图3，图3为本发明一实施方式中检测补偿系统200的模块示意图。检测补偿系统200应用于检测补偿装置100上。检测补偿系统200包括设定模块210、测量模块220、计算模块230、比对补偿模块240、显示控制模块250及通讯控制模块260。在一实施方式中，设定模块210、测量模块220、计算模块230、比对补偿模块240、显示控制模块250及通讯控制模块260为存储于所述检测补偿装置100的存储设备20中的，能够被所述检测补偿装置100的处理器10所执行并且能够完成固定功能的一系列计算机程序指令段。在其它实施方式中，所述检测补偿系统200的设定模块210、测量模块220、计算模块230、比对补偿模块240、显示控制模块250及通讯控制模块260也可以为固化于处理器10的硬件单元，例如为固化于处理器10的韧体。

设定模块210用于通过输入单元50设定目标移动距离L、测量点的间隔长度P、测量点的个数i及测量次数j，其中，目标移动距离L为移动机构310的滑动件340在检测时在第一方向上的预设的移动距离，测量点的个数i为移动机构310的滑动件340移动目标移动距离L的测量次数，且i＝L/P。本实施例中，P为10mm。

测量模块220用于控制光栅尺30测量移动机构310的滑动件340在第一方向上的移动距离。

具体地，以测量移动机构310的滑动件340在第一方向上的移动距离为例，测量模块220按照设定模块210设定的目标移动距离L、测量点的间隔长度P、测量点的个数i及测量次数j控制光栅尺30测量移动机构310的滑动件340在第一方向上的单向移动距离Lnm，其中，n为1到i任意一个测量点，m为1到j之间的测量次数，具体测量结果如下表：

表1：光栅尺测量的移动机构的滑动件在第一方向上的单向移动距离Lnm

计算模块230用于根据测量模块220的测量数据及设定模块210的设定数据计算出移动机构310的滑动件340在第一方向上的平均移动总误差及移动补偿值。

具体地，计算模块230能够按照下列公式：△X＝{(L-Li1)+(L-Li2)+…+(L-Lij)}/j，计算出移动机构310的滑动件340在第一方向上的单向移动的平均移动总误差△X。

计算模块230能够按照下列公式：X_n＝{(np-Ln1)+(np-Ln2)+…+(np-Lnj)}/j，计算出移动机构310的滑动件340在第一方向上的单向移动的每个测量点的平均偏差X_n，其中，n为1到i任意一个测量点。

计算模块230能够根据移动机构310的滑动件340在第一方向上的单向移动的每个测量点的平均偏差X_n按照下了公式：F_n＝X_n-X_n-1，且n为1时，F₁＝X₁，计算出移动机构310的滑动件340在第一方向上的增量移动误差值F_n，继而按照下列公式：G_n＝F_n*10000/85，计算出移动机构310的滑动件340在第一方向上的进行分段补偿的移动补偿值G_n，其中，n为1到i任意一个测量点。

比对补偿模块240用于将移动机构310的滑动件340在第一方向上的单向移动的平均移动总误差与存储设备20存储的总误差阈值比较及判断采用以相应的间距进行分段补偿相应的移动补偿值。

具体地，当移动机构310的滑动件340在第一方向上的单向移动的平均移动总误差△X大于等于存储设备20存储的为0.24mm的第一总误差阈值，采用以10mm间距进行分段补偿相应的移动补偿值；当移动机构310的滑动件340在第一方向上的单向移动的平均移动总误差△X小于存储设备20存储的为0.24mm的第一总误差阈值而大于等于为0.16mm的第二总误差阈值，采用以20mm间距进行分段补偿相应的移动补偿值；当移动机构310的滑动件340在第一方向上的单向移动的平均移动总误差△X小于存储设备20存储的为0.16mm的第二总误差阈值而大于等于为0.065mm的第三总误差阈值，采用以40mm间距进行分段补偿相应的移动补偿值；当移动机构310的滑动件340在第一方向上的单向移动的平均移动总误差△X小于存储设备20存储的为0.065mm的第三总误差阈值，采用以80mm间距进行分段补偿相应的移动补偿值。

显示控制模块250用于控制显示器40对所述补偿结果进行显示。

通讯控制模块260用于将所述补偿结果传送给数控机床300。

本发明一实施方式中，提出了应用于所述检测补偿系统200使用检测补偿装置100的检测补偿方法。所述检测补偿方法仅是一种示例，因为有很多种实施所述方法的方式。请同时参阅图1至图4，接下来要描述的检测补偿方法能够被图1-3所示的模块所执行。使用上述检测补偿系统200对工件的生产信息进行自动分类及查询的检测补偿方法包括如下步骤：

步骤S101：通过输入单元50设定目标移动距离L、测量点的间隔长度P、测量点的个数i及测量次数j；

具体地，设定模块210用于通过输入单元50设定目标移动距离L、测量点的间隔长度P、测量点的个数i及测量次数j，其中，目标移动距离L为移动机构310的滑动件340在检测时在第一方向上的预设的移动距离，测量点的个数i为移动机构310的滑动件340移动目标移动距离L的测量次数，且i＝L/P，P为10mm。

步骤S102：控制光栅尺30测量移动机构310的滑动件340在第一方向上的移动距离。

具体地，测量模块220按照设定模块210设定的目标移动距离L、测量点的间隔长度P、测量点的个数i及测量次数j控制光栅尺30测量移动机构310的滑动件340在第一方向上的单向移动距离Lnm，其中，n为1到i任意一个测量点，m为1到j之间的测量次数，具体测量结果如下表：

步骤S103：根据测量数据及设定数据计算出移动机构310的滑动件340在第一方向上的平均移动总误差及移动补偿值。

具体地，计算模块230按照下列公式：△X＝{(L-Li1)+(L-Li2)+…+(L-Lij)}/j，计算出移动机构310的滑动件340在第一方向上的单向移动的平均移动总误差△X。

计算模块230按照下列公式：X_n＝{(np-Ln1)+(np-Ln2)+…+(np-Lnj)}/j，计算出移动机构310的滑动件340在第一方向上的单向移动的每个测量点的平均偏差X_n，其中，n为1到i任意一个测量点。

计算模块230根据移动机构310的滑动件340在第一方向上的单向移动的每个测量点的平均偏差X_n按照下了公式：F_n＝X_n-X_n-1，且n为1时，F₁＝X₁，计算出移动机构310的滑动件340在第一方向上的增量移动误差值Fn，继而按照下列公式：G_n＝F_n*10000/85，计算出移动机构310的滑动件340在第一方向上的进行分段补偿的移动补偿值G_n，其中，n为1到i任意一个测量点。

步骤S104：将移动机构310的滑动件340在第一方向上的单向移动的平均移动总误差与存储设备20存储的总误差阈值比较及判断采用以相应的间距进行分段补偿相应的移动补偿值。

步骤S105：控制显示器40对所述补偿结果进行显示。

步骤S106：控制通讯单元60将所述补偿结果传送至数控机床300。

可以理解，步骤S105和步骤106可以去除，并不影响对移动机构310的滑动件340的移动补偿值的检测。

检测补偿装置100包括处理器10、存储设备20、光栅尺30、显示器40、输入单元50及通讯单元60，但不限于此，在其它实施例中，显示器40及通讯单元60可以去除，检测补偿装置100直接与数控机床300进行联接，并不影响检测补偿装置100对移动机构310的进行检测及补偿。

检测补偿系统200包括设定模块210、测量模块220、计算模块230、比对补偿模块240、显示控制模块250及通讯控制模块260，但不限于此，在其它实施例中，显示控制模块250及通讯控制模块260可以去除，并不影响检测补偿系统200通过检测补偿装置100对移动机构310的进行检测及补偿。

检测补偿装置100、检测补偿系统200及检测补偿方法通过光栅尺30检测的移动机构310的移动数据及设定模块210设定的数据，从而自动计算出移动机构310的滑动件340在第一方向上的移动补偿值，并采用以相应的间距进行分段补偿相应的移动补偿值，从而提高了移动机构的补偿精度。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在相同处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在相同单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能模块的形式实现。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。计算机装置权利要求中陈述的多个单元或计算机装置也可以由同一个单元或计算机装置通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。

最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种检测补偿装置，用于对数控机床的移动机构的进行检测及补偿，所述检测补偿装置包括处理器、存储设备及输入单元，所述存储设备及所述输入单元与所述处理器电性连接，所述处理器适于实现各条指令，所述存储设备适于存储多条指令，其特征在于：所述检测补偿装置还包括光栅尺，所述光栅尺设置于所述移动机构上且与所述处理器电性连接，所述光栅尺用于测量所述移动机构的滑动件沿第一方向的移动距离，所述存储设备还存储有具有总误差阈值，所述检测补偿装置运行有检测补偿系统，所述检测补偿系统包括：

测量模块，用于控制所述光栅尺测量移动机构的滑动件在第一方向上的移动距离；

比对补偿模块，用于将所述移动机构的滑动件在第一方向上的单向移动的平均移动总误差与所述存储设备存储的总误差阈值比较及判断采用以相应的间距进行分段补偿相应的移动补偿值，当所述移动机构的滑动件在第一方向上的单向移动的平均移动总误差大于等于所述存储设备存储的为0.24mm的第一总误差阈值，采用以10mm间距进行分段补偿相应的移动补偿值；当所述移动机构的滑动件在第一方向上的单向移动的平均移动总误差小于存储设备存储的为0.24mm的第一总误差阈值而大于等于为0.16mm的第二总误差阈值，采用以20mm间距进行分段补偿相应的移动补偿值；当移动机构的滑动件在第一方向上的单向移动的平均移动总误差小于所述存储设备存储的为0.16mm的第二总误差阈值而大于等于为0.065mm的第三总误差阈值，采用以40mm间距进行分段补偿相应的移动补偿值；当所述移动机构的滑动件在第一方向上的单向移动的平均移动总误差小于所述存储设备存储的为0.065mm的第三总误差阈值，采用以80mm间距进行分段补偿相应的移动补偿值。

2.如权利要求1所述的检测补偿装置，其特征在于：测量模块能够按照设定模块设定的数据控制所述光栅尺测量所述移动机构的滑动件在第一方向上的单向移动距离Lnm，其中，n为1到i任意一个测量点，m为1到j之间的测量次数。

3.如权利要求2所述的检测补偿装置，其特征在于：所述计算模块能够按照下列公式：△X＝{(L-Li1)+(L-Li2)+…+(L-Lij)}/j，计算出移动机构的滑动件在第一方向上的单向移动的平均移动总误差△X。

4.如权利要求3所述的检测补偿装置，其特征在于：所述计算模块能够按照下列公式：X_n＝{(np-Ln1)+(np-Ln2)+…+(np-Lnj)}/j，计算出所述移动机构的滑动件在第一方向上的单向移动的每个测量点的平均偏差X_n，其中，n为1到i任意一个测量点。

5.如权利要求4所述的检测补偿装置，其特征在于：所述计算模块能够根据所述移动机构的滑动件在第一方向上的单向移动的每个测量点的平均偏差X_n按照下列公式：F_n＝X_n-X_n-1，且n为1时，F₁＝X₁，计算出所述移动机构的滑动件在第一方向上的增量移动误差值F_n，继而按照下列公式：G_n＝F_n*10000/85，计算出所述移动机构的滑动件在第一方向上的进行分段补偿的移动补偿值G_n，其中，n为1到i任意一个测量点。

6.如权利要求5所述的检测补偿装置，其特征在于：所述检测补偿装置还包括显示器及通讯单元，所述检测补偿系统还包括显示控制模块和通讯控制模块，所述显示控制模块用于控制显示器对补偿结果进行显示，所述通讯控制模块用于将补偿结果传送给所述数控机床。

7.一种检测补偿方法，其包括：

将所述移动机构的滑动件在第一方向上的单向移动的平均移动总误差与一存储设备存储的总误差阈值比较及判断采用以相应的间距进行分段补偿相应的移动补偿值，当所述移动机构的滑动件在第一方向上的单向移动的平均移动总误差大于等于所述存储设备存储的为0.24mm的第一总误差阈值，采用以10mm间距进行分段补偿相应的移动补偿值；当所述移动机构的滑动件在第一方向上的单向移动的平均移动总误差小于存储设备存储的为0.24mm的第一总误差阈值而大于等于为0.16mm的第二总误差阈值，采用以20mm间距进行分段补偿相应的移动补偿值；当移动机构的滑动件在第一方向上的单向移动的平均移动总误差小于所述存储设备存储的为0.16mm的第二总误差阈值而大于等于为0.065mm的第三总误差阈值，采用以40mm间距进行分段补偿相应的移动补偿值；当所述移动机构的滑动件在第一方向上的单向移动的平均移动总误差小于所述存储设备存储的为0.065mm的第三总误差阈值，采用以80mm间距进行分段补偿相应的移动补偿值。

8.如权利要求7所述的检测补偿方法，其特征在于：所述控制所述光栅尺测量移动机构的滑动件在第一方向上的移动距离具体为，按照设定数据控制所述光栅尺测量所述移动机构的滑动件在第一方向上的单向移动距离Lnm，其中，n为1到i任意一个测量点，m为1到j之间的测量次数。

9.如权利要求8所述的检测补偿方法，其特征在于：根据测量数据及设定数据计算出所述移动机构的滑动件在第一方向上的平均移动总误差具体为，按照下列公式：△X＝{(L-Li1)+(L-Li2)+…+(L-Lij)}/j，计算出移动机构的滑动件在第一方向上的单向移动的平均移动总误差△X。

10.如权利要求9所述的检测补偿方法，其特征在于：所述根据测量数据及设定数据计算出所述移动机构的滑动件在第一方向上的定位精度具体为，所述定位精度包括轴线单向重复定位精度、轴线反向重复定位精度、轴线双向重复定位精度及双向定位精度，按照下列公式：X_n＝{(np-Ln1)+(np-Ln2)+…+(np-Lnj)}/j，计算出所述移动机构的滑动件在第一方向上的单向移动的每个测量点的平均偏差X_n，其中，n为1到i任意一个测量点。

11.如权利要求10所述的检测补偿方法，其特征在于：根据测量数据及设定数据计算出所述移动机构的滑动件在第一方向上的移动补偿值具体为，根据所述移动机构的滑动件在第一方向上的单向移动的每个测量点的平均偏差X_n按照下了公式：F_n＝X_n-X_n-1，且n为1时，F₁＝X₁，计算出所述移动机构的滑动件在第一方向上的增量移动误差值F_n，继而按照下列公式：G_n＝F_n*10000/85，计算出所述移动机构的滑动件在第一方向上的进行分段补偿的移动补偿值G_n，其中，n为1到i任意一个测量点。

12.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序由处理器加载并执行如权利要求7-11中任意一项所述的检测补偿方法。