CN112097701B - 一种三坐标测量机安全位信号采集装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种三坐标测量机安全位信号采集装置及方法，该采集装置包括：可插拔插头，其与三坐标测量机的控制器连接；继电器模组，其包括第一继电器、第二继电器和第三继电器，三坐标测量机的X轴、Y轴和Z轴对应的映射通道分别与第一继电器、第二继电器和第三继电器的线圈的供电端连接，第一继电器、第二继电器和第三继电器的转换触点中两个转换触点中的常闭静触点与剩余一个转换触点中常开静触点依次连接；采集装置，其具有采集正端和采集负端，采集正端与所述两个转换触点中的任一动触点连接，采集负端与剩余一个转换触点中动触点连接。本发明用于通过修改测量机控制器参数，自动采集测量机的安全位信号，提高测量机使用安全性。

Description

一种三坐标测量机安全位信号采集装置及方法

技术领域

本发明属于三坐标测量机技术领域，具体涉及一种三坐标测量机安全位信号采集装置及方法。

背景技术

当前自动化控制系统对三坐标测量机的安全位信号采集靠传感器来实现。需要根据不同设备需求来设计传感器支架用于固定传感器，且需要找到合适的避让工作位的安装位置。

对现有三坐标测量机的检测，一般在X轴和Y轴上安装传感器来检测X轴位置和Y轴位置，通过这种检测方式来判定三坐标测量机是否位于安全位置，但是由于结构原因Z轴上无法安装传感器，无法检测Z轴位置。

当前这种检测方式存在如下缺陷：

（1）安装不方便，不同的机构需要设计不同的传感器支架且需要考虑安装位置及固定方式，导致安装不方便；

（2）不易于调整，布线不方便且不美观，并且有些时候需要在测量机上打孔，不仅不美观，还可能会影响测量机原本性能；

（3）三坐标测量机每次在完成回原点操作后，需要操作者手动控制操控盒把测量机移动至安全位，为了保证能够把测量机移动至安全位，通过会把传感器检测范围设定的比较宽，导致起始安全位置没法精确确认，且增加人工任务量；

（4）操作者需要懂得操作测量机，增加操作者上岗难度。

发明内容

本发明提供一种三坐标测量机安全位信号采集装置及方法，通过修改测量机控制器参数，自动采集测量机的安全位信号，提高测量机使用安全性。

为了实现上述技术目的，本发明提供如下技术方案予以实现：

本申请涉及一种三坐标测量机安全位信号采集装置，其特征在于，包括：

可插拔插头，其与所述三坐标测量机的控制器连接，用于获取所设置的三坐标测量机的X轴、Y轴和Z轴的安全坐标范围；

继电器模组，其包括第一继电器、第二继电器和第三继电器，所述三坐标测量机的X轴、Y轴和Z轴对应的映射通道分别与所述第一继电器、第二继电器和第三继电器的线圈的供电端连接，所述第一继电器的转换触点、第二继电器的转换触点和第三继电器的转换触点中两个转换触点中的常闭静触点与剩余一个转换触点中常开静触点依次连接；

采集装置，其具有采集正端和采集负端，所述采集正端与任两个转换触点中的任一动触点连接，所述采集负端与所述剩余一个转换触点中动触点连接。

在本申请中，所述可插拔插头为D-SUB15针插头。

在本申请中，所述采集正端为设置在与所述两个转换触点中的动触点连接的信号线端处的第一压针形端子，并且/或者所述采集负端为设置在与剩余一个转换触点中动触点连接的信号线端部的第二压针形端子。

在本申请中，在所述继电器模组的供电负端和各继电器的供电负端之间连接有保险丝。

在本申请中，与两个转换触点的两个继电器对应的X轴、Y轴和Z轴中两个轴的安全坐标范围分别设定为第一安全范围R1和第二安全范围R2，剩余一个轴的安全坐标范围设定为第三安全范围R3或第四安全范围R4；其中R1为区间[r1,r1']，R2为区间[r2,r2']，R3为区间[r3,+∞)，R4为区间(-∞,r4]。

本申请还涉及一种三坐标测量机安全位信号采集方法，其利用如上所述的三坐标测量机安全位信号采集装置实现，特征在于，包括：

将可插拔插头连接所述三坐标测量机的控制器的接口处；

对所述三坐标测量机上电并执行回原点操作；

在执行回原点操作后，将所述三坐标测量机移动至待设置的安全位A；

设置所述控制器的参数及映射通道，并保存，其中所述参数包括待设置的X轴、Y轴和Z轴的安全坐标范围；

重新启动所述控制器并执行回原点操作；

采集采集正端和采集负端之间的信号，以判断所述三坐标测量机是否处于安全位；

其中所述安全位A位于由X轴、Y轴和Z轴的安全坐标范围限定的空间位置内。

相比于现有技术，本发明机三坐标测量机安全位信号采集装置及方法具有如下优点和有益效果：

（1）通过采集装置直接从测量机采集用于判断测量机是否处于安全位的信号，避免使用传感器及其支架，采集效率高且降低投入成本；

（2）采集装置通过可插拔插头与测量机的控制器连接，安装方便，避免复杂布线；

（3）能够采集XYZ轴的安全位置点，解决现有技术中无法采集Z轴的安全位置点的问题，增加测量机使用安全性；

（4）在测量机上电并完成回原点操作后能够自动移动至安全位A，安全位置点精确，且解决现有技术中每次测量机回原点操作后需要人工移动测量机至安全位的操作，降低操作人员任务量，且提升操作人员使用体验；

（5）安全位能够根据设定的X轴、Y轴和Z轴上的安全坐标范围进行自由设定，满足测量机多种安全位配置，设计灵活。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对本发明实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简要介绍，显而易见地，下面描述的附图是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明提出的三坐标测量机安全位信号采集装置一种实施例的原理框图；

图2为本发明提出的三坐标测量机安全位信号采集方法一种实施例的流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了能够自动采集测量机的安全位信号，提高测量机使用安全性。本申请涉及一种三坐标测量机安全位信号采集装置，参见图1，该采集装置包括接口装置10、继电器模组20和采集装置30。

接口装置10用于将该采集装置连接至三坐标测量机（以下简称测量机）的控制器的接口处，用于获取所设置的测量机的X轴、Y轴和Z轴的安全坐标范围。

继电器模组20在本实施例中使用三个继电器：第一继电器21、第二继电器22和第三继电器23，其分别对应X轴、Y轴和Z轴。

参考图1，该接口装置10中使用四个引脚：1/2/3/5。

第一引脚1对应X轴对应的映射通道，其输出端与第一继电器21的线圈的供电正端连接，即在X轴对应的映射通道输出为高电平时，第一继电器21的线圈得电，而在X轴对应的映射通道输出为低电平时，第一继电器21的线圈失电。

第二引脚2对应Y轴对应的映射通道，其输出端与第二继电器22的线圈的供电正端连接，即在Y轴对应的映射通道输出为高电平时，第二继电器22的线圈得电，而在Y轴对应的映射通道输出为低电平时，第二继电器22的线圈失电。

第三引脚3对应Z轴对应的映射通道，其输出端与第三继电器23的线圈的供电正端连接，即在Z轴对应的映射通道输出为高电平时，第三继电器23的线圈得电，而在Z轴对应的映射通道输出为低电平时，第三继电器23的线圈失电。

第五引脚5对应电平负端，即0V，其对应连接第一继电器21、第二继电器22和第三继电器23的线圈的供电负端。

参考图1，为了保护各继电器，在接口装置10的第五引脚5输出的电平0V通过保险丝（未标注）分别与各继电器的线圈的供电负端连接。

由于测量机的输出信号为有源信号，因此，测量机在没有经过回原点操作时，X轴、Y轴和Z轴对应的映射通道输出的信号全为高电平信号，测量机在经过回原点操作之后当前轴坐标在所设置的安全坐标范围内时其映射通道输出低电平信号，而在当前轴坐标在所设置的安全坐标范围外时其映射通道输出高电平信号。

本申请采集装置在测量机经过回原点操作后能够采集到其安全位信号，而在测量机没上电、测量机上电且没有经过回原点操作、或当前轴坐标在所设置的安全坐标范围外时，采集不到测量机的安全位信号，以此来保证测量机的安全性操作。

根据实际需要，采集装置可以自由设计2NC1NO模式，即，任两个继电器选择使用其转换触点中的常闭静触点，剩余一个继电器选择使用其转换触点中的常开静触点。

在本申请中，为了实现在XYZ空间中安全位A的设定，选择X轴的映射通道对应的第一继电器21的转换触点中的常闭静触点0NC，选择Y轴的映射通道对应的第二继电器22的转换触点中的常闭静触点1NC，选择Z轴的映射通道对应的第三继电器23的转换触点中的常开静触点2NO。

在本申请中，设定X轴的映射通道对应的安全坐标范围为R1，R1为区间[r1,r1']，设定Y轴的映射通道对应的安全坐标范围为R2，R2为区间[r2,r2']，设定Z轴的映射通道对应的安全坐标范围为R3或R4，R3为区间[r3,+∞)，R4为区间(-∞,r4]。

在X轴的映射通道对应的轴坐标在所设置的区间[r1,r1']内时，接口装置10的第一引脚1输出低电平信号，此时，对应的第一继电器21的线圈失电，常闭静触点0NC与动触点0C连通。

而在X轴的映射通道对应的轴坐标在所设置的区间[r1,r1']外时，接口装置10的第一引脚1输出高电平信号，此时，对应的第一继电器21的线圈得电，常闭静触点0NC与动触点0C断开，常开静触点0NO与动触点0C连通。

在Y轴的映射通道对应的轴坐标在所设置的区间[r2,r2']内时，接口装置10的第二引脚2输出低电平信号，此时，对应的第二继电器22的线圈失电，常闭静触点1NC与动触点1C连通。

而在Y轴的映射通道对应的轴坐标在所设置的区间[r2,r2']外时，接口装置10的第二引脚2输出高电平信号，此时，对应的第二继电器22的线圈得电，常闭静触点1NC与动触点1C断开，常开静触点1NO与动触点1C连通。

在Z轴的映射通道对应的轴坐标在所设置的区间[r3,+∞)或(-∞,r4]（其中r4小于r3）内时，接口装置10的第三引脚3输出高电平信号，此时，对应的第三继电器23的线圈得电，常闭静触点2NC与动触点2C断开，常开静触点2NO与动触点2C连接。

而在Z轴的映射通道对应的轴坐标在所设置的区间[r3,+∞)或(-∞,r4]外（即，区间（r4,r3)）时，接口装置10的第三引脚3输出低电平信号，此时，对应的第三继电器23的线圈失电，常闭静触点2NC与动触点2C连通。

如此，可以在所需要的位置处设置安全位，实现灵活配置。

继续参考图1，第一继电器21的转换触点中的常闭静触点0NC与第二继电器22的转换触点中的动触点1C连接，第二继电器22的转换触点中的常闭静触点1NC与第三继电器23的转换触点中的常开静触点2NO连接。

参考图1，采集装置30包括采集正端Park+和采集负端Park-。采集正端Park+与动触点0C（即，也与动触点1C）连接，采集负端Park-与动触点2C连接。

在测量机经过回原点操作后，所移动至安全位A时，即，X轴的安全点坐标值位于安全坐标范围R1内，Y轴的安全点坐标值位于安全坐标范围R2内，Z轴的安全点坐标值位于安全坐标范围R3或R4内，触点0C—0NC—1C—1NC—2NO—2C依次连接。

即，在测量机经过回原点操作后移动至安全位A时，采集正端Park+—0C—0NC—1C—1NC—2NO—2C—采集负端Park依次连接，此时，若采集到Park+和Park-之间导通，则表示测量机当前在安全位，若采集到Park+和Park-之间未导通，则表示测量机当前不在安全位。

由于X轴、Y轴和Z轴的安全坐标范围设定，此种情况既适合于单测量机单位置上下料测量模式，也适合于但测量机多位置上下料测量模式。

如上所述待设置的X轴的安全坐标范围R1，Y轴的安全坐标范围R2以及Z轴的安全坐标范围R3或R4需要通过该采集装置写入测量机的控制器中，并设置对应的映射通道，即，X轴的映射通道对应接口装置10的第一引脚1，Y轴的映射通道对应接口装置10的第二引脚2，且Z轴的映射通道对应接口装置10的第三引脚3）。

因此，为了便于接口装置10与测量机的控制器的连接，本实施例中接口装置10采用可插拔插头，且该可插拔插头可具体设置为D-SUB15针插头，其便于插入测量机的控制器接口。

在本申请中，采集正端Park+为设置在与动触点0C连接的信号线端处的第一压针形端子，其具体为在与动触点0C连接的信号线的端部剥开30cm，然后在该剥开处设计压针形端子。

Park-为设置在与动触点2C连接的信号线端处的第二压针形端子，其具体为在与动触点2C连接的信号线的端部剥开30cm，然后在该剥开处设计压针形端子，便于安全位信号的采集，例如，夹持。

通过采集装置直接从测量机采集用于判断测量机是否处于安全位的信号，避免使用传感器及其支架，采集效率高且降低投入成本；采集装置通过接口装置与测量机的控制器连接，安装方便，避免复杂布线；能够采集XYZ轴的安全位置点，增加测量机使用安全性；安全位能够根据设定的X轴、Y轴和Z轴上的安全坐标范围进行自由设定，满足测量机多种安全位配置，设计灵活。

在替代性实施例中，也可以设计成2NO1NC模式，即，选择X轴的映射通道对应的第一继电器21的转换触点中的常开静触点0NO，选择Y轴的映射通道对应的第二继电器22的转换触点中的常开静触点1NO，选择Z轴的映射通道对应的第三继电器23的转换触点中的常闭静触点2NC。

设定X轴的映射通道对应的安全坐标范围为R1'或R2'，R1'为区间(-∞,r1']，R2'为区间[r2',+∞)，其中r1'小于r2'，设定Y轴的映射通道对应的安全坐标范围为R3'或R4'，R3'为区间(-∞,r3']，R4'为区间[r4',+∞)，其中r3'小于r4'，设定Z轴的映射通道对应的安全坐标范围为R5，R5为区间[r5,r5']。

在X轴的映射通道对应的轴坐标在所设置的区间(-∞,r1']或[r2',+∞)内时，接口装置10的第一引脚1输出高电平信号，此时，对应的第一继电器21的线圈得电，常开静触点0NO与动触点0C连通。

而在X轴的映射通道对应的轴坐标在所设置的区间(-∞,r1']或[r2',+∞)外时，接口装置10的第一引脚1输出低电平信号，此时，对应的第一继电器21的线圈失电，常开静触点0NO与动触点0C断开，常闭静触点0NC与动触点0C连通。

在Y轴的映射通道对应的轴坐标在所设置的区间(-∞,r3']或[r4',+∞)内时，接口装置10的第二引脚2输出高电平信号，此时，对应的第二继电器22的线圈得电，常开静触点1NO与动触点1C连通。

而在Y轴的映射通道对应的轴坐标在所设置的区间(-∞,r3']或[r4',+∞)外时，接口装置10的第二引脚2输出低电平信号，此时，对应的第二继电器22的线圈失电，常开静触点1NO与动触点1C断开，常闭静触点1NC与动触点1C连通。

在Z轴的映射通道对应的轴坐标在所设置的区间[r5,r5']内时，接口装置10的第三引脚3输出低电平信号，此时，对应的第三继电器23的线圈失电，常闭静触点2NC与动触点2C连通。

而在Z轴的映射通道对应的轴坐标在所设置的区间[r5,r5']外时，接口装置10的第三引脚3输出高电平信号，此时，对应的第三继电器23的线圈得电，常闭静触点2NC与动触点2C断开，常开静触点2NO与动触点2C连通。

第一继电器21的转换触点中的常开静触点0NO与第二继电器22的转换触点中的动触点1C连接，第二继电器22的转换触点中的常开静触点1NO与第三继电器23的转换触点中的常闭静触点2NC连接。

在测量机经过回原点操作后，所移动至安全位A时，即，X轴的安全点坐标值位于安全坐标范围R1'或R2'内，Y轴的安全点坐标值位于安全坐标范围R3'或R4'内，Z轴的安全点坐标值位于安全坐标范围R5内，触点0C—0NO—1C—1NO—2NC—2C依次连接。

即，在测量机经过回原点操作后移动至安全位A时，采集正端Park+—0C—0NO—1C—1NO—2NC—2C—采集负端Park依次连接，此时，若采集到Park+和Park-之间导通，则表示测量机当前在安全位，若采集到Park+和Park-之间未导通，则表示测量机当前不在安全位。

在2NO1NC模式下，根据测量机的X轴和Y轴的安全坐标范围，意味着，在X轴上，可以停在小于r1'的一侧，也可以停在大于r2'的一侧，在Y轴上，可以停在小于r3'的一侧，也可以停在大于r4'的一侧。为了避免具体两种状态，就需要把最小值r1'或最大值r2'设置为不可能达到的位置，这样才能保证测量机对应轴只有一种位置，例如，测量机X轴的最大量程为-10mm~500mm，则最小值设置为20mm，最大值设置为550mm，则不管在何种情况下，X轴只有在-10mm~20mm范围内才会输出高电平信号，即对应X轴的第一继电器21得电，其常开静触点0NO和动触点1C连通，这时，大于550mm的X轴上的位置测量机根本无法到达。

类似地，对于Y轴也是类似的。

因此，此种情况适合于单测量机单位置上下料测量模式，而不适合于但测量机多位置上下料测量模式。

实施例二

参见图2，其示出利用如上所述的采集装置对测量机的安全位进行采集的流程图。

参考图2，具体描述采集方法过程如下。

第一，将可插拔插头插接在测量机控制器的接口处。

第二，对测量机进行上电，且执行回原点操作，原点回归结束后，手动将测量机移动至安全位A，该安全位A所在位置是待设置的X轴的安全坐标范围、Y轴的安全坐标范围和Z轴的安全坐标范围所限定的范围。

第三，打开控制器的参数设置界面，设置参数及对应的映射通道，并保存，其中该参数包括待设置的X轴、Y轴和Z轴的安全坐标范围。

第四，重新启动控制器，使参数及映射通道的设置生效。

第五，测量机再次上电并执行回原点操作后，自动移动至安全位A。

第六，采集Park+和Park-之间的信号，由此判断测量机是否在安全位A；若Park+和Park-之间导通，表示测量机当前在安全位A，若Park+和Park-之间断开，表示测量机当前不在安全位A。

能够通过灵活修改控制器的参数，设置测量机的安全位，且能够自动采集到测量机是否在安全位上，保证测量机工作安全。且在测量机上电并完成回原点操作后能够自动移动至安全位，安全位置点精确，且自动化程度高，降低人工操作任务量，提升操作人员使用体验。

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，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种三坐标测量机安全位信号采集装置，其特征在于，包括：

可插拔插头，其与所述三坐标测量机的控制器连接，用于获取所设置的三坐标测量机的X轴、Y轴和Z轴的安全坐标范围；

继电器模组，其包括第一继电器、第二继电器和第三继电器，所述三坐标测量机的X轴、Y轴和Z轴对应的映射通道分别与所述第一继电器、第二继电器和第三继电器的线圈的供电端连接，所述第一继电器的转换触点、第二继电器的转换触点和第三继电器的转换触点中两个转换触点中的常闭静触点与剩余一个转换触点中常开静触点依次连接；

采集装置，其具有采集正端和采集负端，所述采集正端与所述两个转换触点中的任一动触点连接，所述采集负端与所述剩余一个转换触点中动触点连接。

2.根据权利要求1所述的三坐标测量机安全位信号采集装置，其特征在于，所述可插拔插头为D-SUB15针插头。

3. 根据权利要求1所述的三坐标测量机安全位信号采集装置，其特征在于，

所述采集正端为设置在与所述两个转换触点中的动触点连接的信号线端处的第一压针形端子，并且/或者

所述采集负端为设置在与剩余一个转换触点中动触点连接的信号线端部的第二压针形端子。

4.根据权利要求1所述的三坐标测量机安全位信号采集装置，其特征在于，在所述继电器模组的供电负端和各继电器的供电负端之间连接有保险丝。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的三坐标测量机安全位信号采集装置，其特征在于，

与两个转换触点的两个继电器对应的X轴、Y轴和Z轴中两个轴的安全坐标范围分别设定为第一安全范围R1和第二安全范围R2，剩余一个轴的安全坐标范围设定为第三安全范围R3或第四安全范围R4；

其中R1为区间[r1,r1']，R2为区间[r2,r2']，R3为区间[r3,+∞)，R4为区间(-∞,r4]，且r4小于r3。

6.一种三坐标测量机安全位信号采集方法，其利用权利要求1至5中任一项所述的三坐标测量机安全位信号采集装置实现，其特征在于，包括：

将所述可插拔插头连接所述三坐标测量机的控制器的接口处；

对所述三坐标测量机上电并执行回原点操作；

在执行回原点操作后，将所述三坐标测量机移动至待设置的安全位A；

设置所述控制器的参数及映射通道，并保存，其中所述参数包括待设置的X轴、Y轴和Z轴的安全坐标范围；

重新启动所述控制器并执行回原点操作；

采集采集正端和采集负端之间的信号，以判断所述三坐标测量机是否处于安全位；

其中所述安全位A位于由X轴、Y轴和Z轴的安全坐标范围限定的空间位置内。

7.根据权利要求6所述的三坐标测量机安全位信号采集方法，其特征在于，

所述可插拔插头为D-SUB15针插头。

8.根据权利要求6所述的三坐标测量机安全位信号采集方法，其特征在于，

所述采集正端为设置在与所述两个转换触点中的动触点连接的信号线端处的第一压针形端子，

所述采集负端为设置在与剩余一个转换触点中动触点连接的信号线端部的第二压针形端子。

9.根据权利要求6所述的三坐标测量机安全位信号采集方法，其特征在于，在所述继电器模组的供电负端和各继电器的供电负端之间连接有保险丝。

10.根据权利要求6至9中任一项所述的三坐标测量机安全位信号采集方法，其特征在于，

与两个转换触点的两个继电器对应的X轴、Y轴和Z轴中两个轴的安全坐标范围分别设定为第一安全范围R1和第二安全范围R2，剩余一个轴的安全坐标范围设定为第三安全范围R3或第四安全范围R4；

其中R1为区间[r1,r1']，R2为区间[r2,r2']，R3为区间[r3,+∞)，R4为区间(-∞,r4]，且r4小于r3。

Images