CN112355712A - 一种触发式在机测量的精度校准方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种触发式在机测量的精度校准方法及系统，该方法包括：包括：生成标准件模型；在所述标准件模型上规划测量路径；驱动在机测量系统根据规划的测量路径对标准件进行在机测量；对测量结果进行分析并判断测量精度是否满足要求；当测量精度不满足要求时，对测量系统进行误差补偿。本发明触发式在机测量的精度校准方法及系统可以精准测量出在机测量系统的误差，并对测量系统进行误差补偿，可以避免因在机测量系统的自身精度、人为标定不准确等问题导致的加工中的过切、欠切等问题，提高加工效率，保证加工质量。

Description

一种触发式在机测量的精度校准方法及系统

技术领域

本发明涉及在机测量技术领域，特别涉及一种触发式在机测量的精度校准方法及系统。

背景技术

五轴数控加工中，一般需要在完成一道工序后对零件进行测量检测，以评估零件的加工状态，分配后续工序的加工余量，目前主要采用线下测量的方式，需要将零件从机床上拆卸下来，近年来，随着数控系统和数字化测量技术的发展，在机测量技术常常被用于零件的在线检测，极大的提高了零件的测量效率，而在机测量的精度是保证测量结果准确性的前提，目前主要通过对测头进行定期校准以确保测量的精度。

在机测量系统的测量精度受机床和测头自身精度、机床测头标定精度的影响较大，难以在各种不同的数控机床上均取得较高的精度，同时也容易受人工校准的误差影响。因此，上述问题亟需解决。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种可行性高、可提高测量精度的触发式在机测量的精度校准方法。其采用如下技术方案：

为了解决上述问题，本发明提供了一种触发式在机测量的精度校准方法，其包括：

生成标准件模型；

在所述标准件模型上规划测量路径；

驱动在机测量系统根据规划的测量路径对标准件进行在机测量；

对测量结果进行分析并判断测量精度是否满足要求；

当测量精度不满足要求时，对测量系统进行误差补偿。

作为本发明的进一步改进，所述生成标准件模型，具体包括：根据标准环规或标准球参数生成标准件模型。

作为本发明的进一步改进，在所述标准件模型上规划测量路径，具体包括：根据测头半径和标定的测量进给率在所述标准件模型上规划测量路径。

作为本发明的进一步改进，所述对测量结果进行分析并判断测量精度是否满足要求，具体包括：

当利用标准环规校准时，根据测量结果拟合环规上端面和内环面，通过计算端面的Z值偏差和内径的各向偏差r_angle以及平均直径偏差D_平均，将上述偏差值与精度要求Delta比较，判断是否满足精度要求；

当利用标准球校准时，根据测量数据拟合出一个球，计算拟合球心和理论标准球的球心之间的偏差Δ_center、平均半径偏差D_平均，将上述偏差值与精度要求Delta比较，判断是否满足精度要求。

作为本发明的进一步改进，所述当测量精度不满足要求时，对测量系统进行误差补偿，具体包括：

当D_平均<＝1.5*Delta，根据测量结果和标准件模型计算空间各个方向上的偏差值，生成各个刀轴进给方向上的补偿值构成补偿表，并在对工件的在机测量中使用该补偿表进行精度补偿；

当D_平均>1.5*Delta，调整进给率F，在多个进给率F下完成测量，生成进给率F与测量结果的相关曲线，并根据曲线选择合适的进给率，满足D_平均<＝1.5*Delta。

为了解决上述问题，本发明还提供了一种触发式在机测量的精度校准系统，其包括：

模型生成模组，用于生成标准件模型；

测量路径规划模块，用于在所述标准件模型上规划测量路径；

测量模块，用于驱动在机测量系统根据规划的测量路径对标准件进行在机测量；

测量结果分析模块，用于对测量结果进行分析并判断测量精度是否满足要求；

误差补偿模块，用于当测量精度不满足要求时，对测量系统进行误差补偿。

作为本发明的进一步改进，所述生成标准件模型，具体包括：根据标准环规或标准球参数生成标准件模型。

作为本发明的进一步改进，在所述标准件模型上规划测量路径，具体包括：根据测头半径和标定的测量进给率在所述标准件模型上规划测量路径。

作为本发明的进一步改进，所述对测量结果进行分析并判断测量精度是否满足要求，具体包括：

当利用标准环规校准时，根据测量结果拟合环规上端面和内环面，通过计算端面的Z值偏差和内径的各向偏差r_angle以及平均直径偏差D_平均，将上述偏差值与精度要求Delta比较，判断是否满足精度要求；

当利用标准球校准时，根据测量数据拟合出一个球，计算拟合球心和理论标准球的球心之间的偏差Δ_center、平均半径偏差D_平均，将上述偏差值与精度要求Delta比较，判断是否满足精度要求。

作为本发明的进一步改进，所述当测量精度不满足要求时，对测量系统进行误差补偿，具体包括：

当D_平均<＝1.5*Delta，根据测量结果和标准件模型计算空间各个方向上的偏差值，生成各个刀轴进给方向上的补偿值构成补偿表，并在对工件的在机测量中使用该补偿表进行精度补偿；

当D_平均>1.5*Delta，调整进给率F，在多个进给率F下完成测量，生成进给率F与测量结果的相关曲线，并根据曲线选择合适的进给率，满足D_平均<＝1.5*Delta。

本发明的有益效果：

本发明触发式在机测量的精度校准方法及系统可以精准测量出在机测量系统的误差，并对测量系统进行误差补偿，可以避免因在机测量系统的自身精度、人为标定不准确等问题导致的加工中的过切、欠切等问题，提高加工效率，保证加工质量。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1是本发明优选实施例中触发式在机测量的精度校准方法的流程图；

图2是本发明优选实施例中通过标准环规和标准球校准时的规划的测量路径示意图；

图3是本发明优选实施例中进给率F与测量结果的相关曲线；

图4是本发明优选实施例中各个刀轴进给方向上的补偿值构成补偿表。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

如图1所示，本发明优选实施例中的触发式在机测量的精度校准方法，包括以下步骤：

S1、生成标准件模型。具体包括：根据标准环规或标准球参数生成标准件模型。其中，环规参数包括内径r_i、外径R_o、高度H、上下公差es、ei，标准球参数包括半径R_g、上下公差es、ei。

S2、在所述标准件模型上规划测量路径。具体包括：根据测头半径和标定的测量进给率在所述标准件模型上规划测量路径。如图2所示，当通过标准环规校准时，选择测量环规的上端面和内环面来获取测量系统的Z向和xOy面上各角度的误差，其测量点使用均匀分布的策略；当利用标准球校准时，采用了沿标准球的经线和纬线规划测量路径的方法，根据曲率特征均匀分布测量点。

S3、驱动在机测量系统根据规划的测量路径对标准件进行在机测量。

S4、对测量结果进行分析并判断测量精度是否满足要求。具体包括：

当利用标准环规校准时，根据测量结果拟合环规上端面和内环面，通过计算端面的Z值偏差和内径的各向偏差r_angle以及平均直径偏差D_平均，将上述偏差值与精度要求Delta比较，判断是否满足精度要求；

当利用标准球校准时，根据测量数据拟合出一个球，计算拟合球心和理论标准球的球心之间的偏差Δ_center、平均半径偏差D_平均，将上述偏差值与精度要求Delta比较，判断是否满足精度要求。

S5、当测量精度不满足要求时，对测量系统进行误差补偿。具体包括：

当精度偏差较小，例如D_平均<＝1.5*Delta时，根据测量结果和标准件模型计算空间各个方向上的偏差值，生成各个刀轴进给方向上的补偿值构成补偿表，如图4所示，并在对工件的在机测量中使用该补偿表进行精度补偿。

当精度偏差较大，例如D_平均>1.5*Delta时，调整进给率F，回到步骤S3，在多个进给率F下完成测量，生成进给率F与测量结果的相关曲线，如图3所示，并根据曲线选择合适的进给率F，满足D_平均<＝1.5*Delta，找到合适的机床进给率F，在合适的机床进给率F下对测量系统进行误差补偿。

本发明优选实施例还公开了一种触发式在机测量的精度校准系统，其包括：

模型生成模组，用于生成标准件模型。具体包括：根据标准环规或标准球参数生成标准件模型。其中，环规参数包括内径r_i、外径R_o、高度H、上下公差es、ei，标准球参数包括半径R_g、上下公差es、ei。

测量路径规划模块，用于在所述标准件模型上规划测量路径。具体包括：根据测头半径和标定的测量进给率在所述标准件模型上规划测量路径。其中，当通过标准环规校准时，选择测量环规的上端面和内环面来获取测量系统的Z向和xOy面上各角度的误差，其测量点使用均匀分布的策略；当利用标准球校准时，采用了沿标准球的经线和纬线规划测量路径的方法，根据曲率特征均匀分布测量点。

测量模块，用于驱动在机测量系统根据规划的测量路径对标准件进行在机测量。

测量结果分析模块，用于对测量结果进行分析并判断测量精度是否满足要求。具体包括：

当利用标准环规校准时，根据测量结果拟合环规上端面和内环面，通过计算端面的Z值偏差和内径的各向偏差r_angle以及平均直径偏差D_平均，将上述偏差值与精度要求Delta比较，判断是否满足精度要求；

当利用标准球校准时，根据测量数据拟合出一个球，计算拟合球心和理论标准球的球心之间的偏差Δ_center、平均半径偏差D_平均，将上述偏差值与精度要求Delta比较，判断是否满足精度要求。

误差补偿模块，用于当测量精度不满足要求时，对测量系统进行误差补偿。具体包括：

当精度偏差较小，例如D_平均<＝1.5*Delta时，根据测量结果和标准件模型计算空间各个方向上的偏差值，生成各个刀轴进给方向上的补偿值构成补偿表，并在对工件的在机测量中使用该补偿表进行精度补偿。

当精度偏差较大，例如D_平均>1.5*Delta时，调整进给率F，回到步骤S3，在多个进给率F下完成测量，生成进给率F与测量结果的相关曲线，并根据曲线选择合适的进给率F，满足D_平均<＝1.5*Delta，找到合适的机床进给率F，在合适的机床进给率F下对测量系统进行误差补偿。

本发明触发式在机测量的精度校准方法及系统可以精准测量出在机测量系统的误差，并对测量系统进行误差补偿，可以避免因在机测量系统的自身精度、人为标定不准确等问题导致的加工中的过切、欠切等问题，提高加工效率，保证加工质量。

以上实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (10)

1.一种触发式在机测量的精度校准方法，其特征在于，包括：

生成标准件模型；

在所述标准件模型上规划测量路径；

驱动在机测量系统根据规划的测量路径对标准件进行在机测量；

对测量结果进行分析并判断测量精度是否满足要求；

当测量精度不满足要求时，对测量系统进行误差补偿。

2.如权利要求1所述的触发式在机测量的精度校准方法，其特征在于，所述生成标准件模型，具体包括：根据标准环规或标准球参数生成标准件模型。

3.如权利要求1所述的触发式在机测量的精度校准方法，其特征在于，在所述标准件模型上规划测量路径，具体包括：根据测头半径和标定的测量进给率在所述标准件模型上规划测量路径。

4.如权利要求1所述的触发式在机测量的精度校准方法，其特征在于，所述对测量结果进行分析并判断测量精度是否满足要求，具体包括：

当利用标准环规校准时，根据测量结果拟合环规上端面和内环面，通过计算端面的Z值偏差和内径的各向偏差r_angle以及平均直径偏差D_平均，将上述偏差值与精度要求Delta比较，判断是否满足精度要求；

当利用标准球校准时，根据测量数据拟合出一个球，计算拟合球心和理论标准球的球心之间的偏差Δ_center、平均半径偏差D_平均，将上述偏差值与精度要求Delta比较，判断是否满足精度要求。

5.如权利要求4所述的触发式在机测量的精度校准方法，其特征在于，所述当测量精度不满足要求时，对测量系统进行误差补偿，具体包括：

当D_平均<＝1.5*Delta，根据测量结果和标准件模型计算空间各个方向上的偏差值，生成各个刀轴进给方向上的补偿值构成补偿表，并在对工件的在机测量中使用该补偿表进行精度补偿；

当D_平均>1.5*Delta，调整进给率F，在多个进给率F下完成测量，生成进给率F与测量结果的相关曲线，并根据曲线选择合适的进给率，满足D_平均<＝1.5*Delta。

6.一种触发式在机测量的精度校准系统，其特征在于，包括：

模型生成模组，用于生成标准件模型；

测量路径规划模块，用于在所述标准件模型上规划测量路径；

测量模块，用于驱动在机测量系统根据规划的测量路径对标准件进行在机测量；

测量结果分析模块，用于对测量结果进行分析并判断测量精度是否满足要求；

误差补偿模块，用于当测量精度不满足要求时，对测量系统进行误差补偿。

7.如权利要求6所述的触发式在机测量的精度校准系统，其特征在于，所述生成标准件模型，具体包括：根据标准环规或标准球参数生成标准件模型。

8.如权利要求6所述的触发式在机测量的精度校准系统，其特征在于，在所述标准件模型上规划测量路径，具体包括：根据测头半径和标定的测量进给率在所述标准件模型上规划测量路径。

9.如权利要求6所述的触发式在机测量的精度校准系统，其特征在于，所述对测量结果进行分析并判断测量精度是否满足要求，具体包括：

当利用标准环规校准时，根据测量结果拟合环规上端面和内环面，通过计算端面的Z值偏差和内径的各向偏差r_angle以及平均直径偏差D_平均，将上述偏差值与精度要求Delta比较，判断是否满足精度要求；

当利用标准球校准时，根据测量数据拟合出一个球，计算拟合球心和理论标准球的球心之间的偏差Δ_center、平均半径偏差D_平均，将上述偏差值与精度要求Delta比较，判断是否满足精度要求。

10.如权利要求9所述的触发式在机测量的精度校准系统，其特征在于，所述当测量精度不满足要求时，对测量系统进行误差补偿，具体包括：

当D_平均<＝1.5*Delta，根据测量结果和标准件模型计算空间各个方向上的偏差值，生成各个刀轴进给方向上的补偿值构成补偿表，并在对工件的在机测量中使用该补偿表进行精度补偿；

当D_平均>1.5*Delta，调整进给率F，在多个进给率F下完成测量，生成进给率F与测量结果的相关曲线，并根据曲线选择合适的进给率，满足D_平均<＝1.5*Delta。

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