CN113579509B - 一种校准五轴系统tcp参数的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种校准五轴系统TCP参数的方法，包括以下步骤：设置初始零位；切割测试板；设置C轴初始半径值；C轴运行180°；判断尖点是否位于切割点靠近C轴转动中心的一侧；增大C轴半径值；减小C轴半径值；设置B轴初始半径值；B轴运行180°；判断尖点是否位于切割点靠近B轴转动中心的一侧；增大B轴半径值；减小B轴半径值；设置校准半径值。本发明取得的有益效果：将五轴空间对应关系的参数二维平面化，提高了B、C轴零位的校准精度，简化了TCP参数的校正步骤、缩短校正时间、降低校正难度，能够有效提高设备的加工精度，能够对B、C轴初始半径值的偏差进行精确的测量和计算。

Description

一种校准五轴系统TCP参数的方法

技术领域

本发明涉及控制系统参数校准的技术领域，具体涉及一种校准五轴系统TCP参数的方法。

背景技术

TCP即ToolCenterPoint(刀尖点)的缩写。在数控系统中，CAM软件编制的G代码控制着机床刀尖点的位置，而机床如何运动到刀尖点的位置由机床自行运算，机床根据坐标系的补偿值，刀具安装位置的补偿值等进行补偿，最终运动到G代码对应的点，多应用于多轴系统中。

在激光切割设备的应用中，CAM软件编程的G代码控制切割嘴的位置，在普通的三轴坐标系中，切割嘴位置由XYZ坐标决定，三个驱动电机控制三个坐标轴的矢量，互不干扰。但在三维五轴坐标系中，除去XYZ三个运行轴外，还存在负责旋转的C轴，负责摆动的B轴，当C/B轴运行时，对XYZ三个坐标值是产生矢量变化的，而CAM软件只控制切割嘴位置，所以需要引入TCP(刀尖点控制)参数指标。即在五轴系统中，当C/B轴运行时，需要精确的知晓C/B轴在运行时对XYZ坐标系产生的矢量影响，五轴系统可做对应的系统补偿设定，以确保CAM软件控制的切割嘴位置精确可靠。在五轴系统中，需要先确认C/B轴相对于机床坐标的零点校核，需要校对C轴零位于Y轴平行，B轴零位于Z轴平行，并且测量出C/B轴到割嘴(刀尖点)的半径值。

公告号为CN112008491B的中国发明专利公开了一种基于测头的CA型五轴数控机床RTCP精度标定方法，包括S1、在工作台上安装标定校准块，主轴上安装测头并激活；S2、在保持C轴为0°的情况下，A轴依次在包含0°及其他以0°对称的角度，自上而下接触标定校准块，同一A轴角度需在主轴0°与180°的角度下测量对应的点位坐标；S3、计算A轴与主轴在Y方向以及A轴转动中心与主轴转动平面的误差；S4、在保持A轴为0°的情况下，C轴依次在0°、+180°、±90°，主轴分别在0°与180°的情况下，测量同一点位不同C轴角度下的坐标；S5、计算C轴与A轴在X方向与Y方向的误差值；本发明可对CA型五轴数控机床RTCP精度进行自动检测与快速调整，减少人工干预，提升检测效率。当上述已公开的发明专利存在以下缺陷：在测量过程中需要A轴回零，而当A轴零位角度不准确时，会对测量过程中的数值产生较大影响。在现有的零位校准方案中，只是通过人工打表测量或利用激光干涉仪进行检查和校正，虽然能够方便对设备的直线轴(X轴、Y轴、Z轴)进行校准，但对旋转轴的校准难度较大，校准精度也不稳定。

公告号为CN109483322B的中国发明专利公开了一种五轴数控机床的零点校准方法，通过三步即可完成校准，步骤一，安装回零校准的工装；步骤二，直线轴的回零校准；步骤三，旋转轴回零校准；本发明所述的校准工装结构设计简单，可实现对五轴数控机床的直线轴和旋转轴的回零校准工作，根据上述运动轨迹计算出C轴实际旋转的角度值，完成校准，同理利用校准面c实现A轴的回零校准。当设备刀尖点不在旋转轴的转动中心上时，旋转轴在转动过程中，刀尖点的位置会随旋转轴的转动而偏移，使校准的准确度会受到旋转轴转动角度的影响。并且上述方案也无法对刀尖点位置的偏移补偿做出准确测量和计算。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种校准五轴系统TCP参数的方法，其包括以下步骤：设置初始零位、切割测试板、测量偏差、旋转轴角度校准和设置校准半径值，该校准五轴系统TCP参数的方法具有校准精度较高的优点。

为实现上述发明目的，本发明采取的技术方案如下：

一种校准五轴系统TCP参数的方法，所述五轴系统包括X轴、Y轴、Z轴、B轴和C轴，包括以下步骤：

S1、设置初始零位：在系统中设置B轴和C轴初始的零位；

S2、切割测试板：固定测试板，切割头分别在测试板的两侧以T点和T1点为初始位置沿与测试板平行的方向移动并对测试板进行切割形成测量样件，所述T点和T1点以测试板为中心对称设置，切割头从T点移动至T1点的过程中B轴旋转180°；

S3、测量偏差：在测量样件上测量两次切割的在Z轴和Y轴上的位置偏差，得到Z轴偏差值Z2-Z1和Y轴偏差值Y2-Y1，所述Z轴与B轴的转动轴心垂直，所述Y轴与C轴的转动轴心垂直；

S4、旋转轴角度校准：B轴从初始零位转动角度至Ba＝arctan(Z2-Z1)/2*(L-2S1-S)，此时B轴位于校准零位，C轴从初始零位转动角度至Ca＝arctan[(Y2-Y1)/2*(L-2S1-S)]，此时C轴位于校准零位，其中L为切割头在T点时B轴的转动中心和T1点时B轴的转动中心之间的距离，S1为切割头与测试板的距离，S为测试板的厚度；

S5、设置校准半径值：在系统中设置B轴校准半径值Br1和C轴校准半径值Cr1。

通过这样的设置：将五轴空间对应关系的参数二维平面化，通过对应尺寸的反正切函数关系计算出B、C轴零位的偏差角度，从而实现对B、C轴偏差角度的精确测量和计算，进而实现了B、C轴零位的校准，并且有效提高了B、C轴零位的校准精度，能够适用于切割点不在C轴转动中心上的设备。

通过该校准方法极大的简化了TCP参数的校正步骤、缩短校正时间和降低校正难度。通过该方法校准TCP参数后，能够有效提高设备的加工精度。通过激光切割的内外框尺寸，可以极高效率地确定C、B轴零点的位置，一次就位。

通过对应尺寸参数的长度关系计算出B、C轴初始半径值的偏差，从而能够对B、C轴初始半径值的偏差进行精确的测量和计算，进而实现了B、C轴半径值的校准。

作为优选，在所述步骤S4之后和步骤S5之前，还包括以下步骤：

S41、设置C轴初始半径值：在系统中设置C轴的初始半径值Cr；

S42、C轴运行180°：将B轴和C轴转动至校准零位，通过直线轴使切割嘴与尖点对齐，开启TCP运行模式，C轴运行至180°；

S43、判断尖点是否位于切割点靠近C轴转动中心的一侧：若此时尖点位于切割点靠近C轴转动中心的一侧，则增大C轴半径值；若此时尖点位于切割点远离C轴转动中心的一侧，则减小C轴半径值。

通过这样的设置：根据C轴开启TCP模式运行180°后，切割点与尖点的位置关系，判断增加或减小C轴半径值，从而起到准确校准C轴半径值的效果，进一步提高校准精度。

作为优选，在所述步骤S42中，还包括以下步骤：

测量切割嘴与尖点的坐标位置Y1，通过调节直线轴坐标至切割嘴与尖点对齐并记录坐标位置Y2，C轴半径误差值为Yc＝|Y2-Y1|，若在所述步骤S42后尖点位于切割点靠近C轴转动中心的一侧，则进入步骤S431，若在所述步骤S42后尖点位于切割点远离C轴转动中心的一侧，则进入进入步骤S432；

S431、增大C轴半径值：C轴的校准半径值Cr1＝Cf+Yc/2；

S432、减小C轴半径值：C轴的校准半径值Cr1＝Cf-Yc/2。

通过这样的设置：通过对应尺寸参数的长度关系计算出C轴初始半径值的偏差，从而能够对C轴初始半径值的偏差进行精确的测量和计算，进而实现了C轴半径值的校准。

作为优选，在所述步骤S4之后和步骤S5之前，还包括以下步骤：

S44、设置B轴初始半径值：在系统中设置B轴初始半径值Br；

S45、B轴运行180°：将C轴转动至校准零位，B轴转动至90°，通过直线轴使切割嘴与尖点对齐，开启TCP运行模式，B轴运行至-90°；

S46、判断尖点是否位于切割点靠近B轴转动中心的一侧：若此时尖点位于切割点靠近B轴转动中心的一侧，则增大B轴半径值；若此时尖点位于切割点远离B轴转动中心的一侧，则减小B轴半径值。

通过这样的设置：根据B轴开启TCP模式运行180°后，切割点与尖点的位置关系，判断增加或减小B轴半径值，从而起到准确校准B轴半径值的效果，进一步提高校准精度。

作为优选，在所述步骤S46中，还包括以下步骤：

测量切割嘴与尖点的坐标位置X1，通过调节直线轴坐标至切割嘴与尖点对齐并记录坐标位置X2，B轴半径误差值为Xb＝|X2-X1|，若在所述步骤S45后尖点位于切割点靠近B轴转动中心的一侧，则进入步骤S461，若在所述步骤S45后尖点位于切割点远离B轴转动中心的一侧，则进入步骤S462；

S461、增大B轴半径值：B轴的校准半径值Br1＝Bf+Xb/2；

S462、减小B轴半径值：B轴的校准半径值Br1＝Bf-Xb/2。

通过这样的设置：通过对应尺寸参数的长度关系计算出B轴初始半径值的偏差，从而能够对B轴初始半径值的偏差进行精确的测量和计算，进而实现了B、C轴半径值的校准。

作为优选，在所述步骤S1中，还包括以下步骤：

通过百分表校正C轴与B轴，使C轴零位接近于Y轴平行，B轴零位接近于Z轴平行。

通过这样的设置：能够减小B轴和C轴初始零位的偏差值，起到方便测量和方便计算的效果，进而能起到减小测量和计算的误差的作用，进一步提高校准精度。

作为优选，在步骤S2中，还包括以下步骤：

切割头在T点和T1点分别切割测试板的内框和外框，所述内框位于外框内，所述内框有至少两条垂直于Z轴的边和至少两条垂直于Y轴垂直，所述内框与外框的切割形状相同且各个边的位置相互对应。

通过这样的设置：内框和外框均有两条相互对应且与Z轴垂直的边，从而能方便测量内框与外框在Z轴上的偏差，起到方便测量的效果，起到减小测量误差的作用。

作为优选，在步骤S2中，还包括以下步骤：

所述内框和外框均为矩形。

通过这样的设置：起到方便测量的效果。

作为优选，在步骤S3中，还包括以下步骤：

测量内框与外框在垂直于Z轴的两组相对应的边的间距Z1、Z2，测量内框与外框在垂直于Y轴的两组相对应的边的间距Y1、Y2。

通过这样的设置：起到方便测量和计算的效果。

作为优选，在步骤S2中，还包括以下步骤：

所述测试板设有用于标识测量样件方向的斜边。

通过这样的设置：防止将测试板取下后无法辨别测试板的方向，保证测量出的Z2-Z1和Y2-Y1分别与Z轴方向上的偏差和Y轴方向上的偏差相对应。

相对于现有技术，本发明取得了有益的技术效果：

1、将五轴空间对应关系的参数二维平面化，通过对应尺寸的反正切函数关系计算出B、C轴零位的偏差角度，从而实现对B、C轴偏差角度的精确测量和计算，进而实现了B、C轴零位的校准，并且有效提高了B、C轴零位的校准精度，能够适用于切割点不在C轴转动中心上的设备。通过该校准方法极大的简化了TCP参数的校正步骤、缩短校正时间和降低校正难度。通过该方法校准TCP参数后，能够有效提高设备的加工精度。通过激光切割的内外框尺寸，可以极高效率地确定C、B轴零点的位置，一次就位。

2、通过对应尺寸参数的长度关系计算出B、C轴初始半径值的偏差，从而能够对B、C轴初始半径值的偏差进行精确的测量和计算，进而实现了B、C轴半径值的校准。

附图说明

图1是本发明实施例一种校准五轴系统TCP参数的方法的流程示意图；

图2是本发明实施例切割设备的结构示意图；

图3是本发明实施例关于图2中A部的局部放大示意图；

图4是本发明实施例B轴角度出现偏差时在T点和T1点处切割测试板的状态示意图；

图5是本发明实施例C轴角度出现偏差时在T点和T1点处切割测试板的状态示意图；

图6是本发明实施例测量样件的结构示意图；

图7是本发明实施例B轴和C轴转动至校准零位并使切割嘴对齐尖点的状态示意图；

图8是本发明实施例C轴运行180°后切割点位置出现偏差的状态示意图；

图9是本发明实施例C轴转动至校准零位、B轴转动至90°并使切割嘴对齐尖点的状态示意图；

图10是本发明实施例B轴运行180°后切割点位置出现偏差的状态示意图。

其中，各附图标记所指代的技术特征如下：

11、B轴；12、C轴；13、X轴；14、Y轴；15、Z轴；21、激光切割头；22、切割嘴；31、测试板；32、测量样件；33、斜边；41、尖点；51、T点；52、T1点。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明，但本发明要求保护的范围并不局限于下述具体实施例。

参考图1～10，一种校准五轴系统TCP参数的方法，五轴系统包括X轴、Y轴、Z轴、B轴和C轴，包括以下步骤：

S1、设置初始零位：在系统中设置B轴11和C轴12初始的零位；通过百分表校正C轴12与B轴11，使C轴12零位接近于Y轴14平行，B轴11零位接近于Z轴15平行。

S2、切割测试板31：在切割设备上固定安装测试板31，切割头分别在测试板31的两侧以T点51和T1点52为初始位置沿与测试板31平行的方向移动并对测试板31进行切割形成测量样件32，T点51和T1点52以测试板31为中心对称设置，切割头从T点51移动至T1点52的过程中B轴11旋转180°；切割头在T点51和T1点52分别切割测试板31的内框和外框，内框位于外框内，内框有至少两条垂直于Z轴的边和至少两条垂直于Y轴垂直，内框与外框的切割形状相同且各个边的位置相互对应；内框和外框均为矩形，使内框和外框有两组相对应的与Z轴垂直的边以及两组相对应的与Y轴垂直的边；测试板31设有切割头切割成型的用于标识测量样件32方向的斜边33。

S3、测量偏差：在测量样件32上测量两次切割的在Z轴和Y轴上的位置偏差，得到Z轴偏差值Z2-Z1和Y轴偏差值Y2-Y1，Z轴与B轴11的转动轴心垂直，Y轴与C轴12的转动轴心垂直；测量内框与外框在垂直于Z轴的两组相对应的边的间距Z1、Z2，测量内框与外框在垂直于Y轴的两组相对应的边的间距Y1、Y2。

S4、旋转轴角度校准：B轴11从初始零位转动角度至Ba＝arctan(Z2-Z1)/2*(L-2S1-S)，此时B轴11位于校准零位，C轴12从初始零位转动角度至Ca＝arctan[(Y2-Y1)/2*(L-2S1-S)]，此时C轴12位于校准零位，其中L为切割头在T点51时B轴11的转动中心和T1点52时B轴11的转动中心之间的距离，S1为切割头与测试板31的距离，S为测试板31的厚度；在T1位置时，Z1的测量位置位于边框中心位置靠近B轴11正方向的一侧，Z2的测量位置位于边框中心位置靠近B轴11负方向的一侧；当Z1大于Z2时，B轴11零位角度偏向负方向，因此B轴11从初始零位向正方向转动角度至Ba，从而得到B轴11的校准零位；当Z2大于Z1时，B轴11零位角度偏向正方向，因此B轴11从初始零位向负方向转动角度至Ba，从而得到B轴11的校准零位。

S41、设置C轴12初始半径值：在系统中设置C轴12的初始半径值Cr。

S42、C轴12运行180°：将B轴11和C轴12转动至校准零位，通过直线轴使切割嘴22与尖点41对齐，开启TCP运行模式，C轴12运行至180°。

S43、判断尖点41是否位于切割点靠近C轴12转动中心的一侧：若此时尖点41位于切割点靠近C轴12转动中心的一侧，则增大C轴12半径值；若此时尖点41位于切割点远离C轴12转动中心的一侧，则减小C轴12半径值；在步骤S42后，测量切割嘴22与尖点41的坐标位置Y1，通过调节直线轴坐标至切割嘴22与尖点41对齐并记录坐标位置Y2，C轴12半径误差值为Yc＝|Y2-Y1|，若在步骤S42后尖点41位于切割点靠近C轴12转动中心的一侧，则进入步骤S431，若在步骤S42后尖点41位于切割点远离C轴12转动中心的一侧，则进入步骤S432。

S431、增大C轴12半径值：C轴12的校准半径值Cr1＝Cf+Yc/2。

S432、减小C轴12半径值：C轴12的校准半径值Cr1＝Cf-Yc/2。

S44、设置B轴11初始半径值：在系统中设置B轴11初始半径值Br。

S45、B轴11运行180°：将C轴12转动至校准零位，B轴11转动至90°，通过直线轴使切割嘴22与尖点41对齐，开启TCP运行模式，B轴11运行至-90°。

S46、判断尖点41是否位于切割点靠近B轴11转动中心的一侧：若此时尖点41位于切割点靠近B轴11转动中心的一侧，则增大B轴11半径值；若此时尖点41位于切割点远离B轴11转动中心的一侧，则减小B轴11半径值；在步骤S45后，测量切割嘴22与尖点41的坐标位置X1，通过调节直线轴坐标至切割嘴22与尖点41对齐并记录坐标位置X2，B轴11半径误差值为Xb＝|X2-X1|，若在步骤S45后尖点41位于切割点靠近B轴11转动中心的一侧，则进入步骤S461，若在步骤S45后尖点41位于切割点远离B轴11转动中心的一侧，则进入步骤S462。

S461、增大B轴11半径值：B轴11的校准半径值Br1＝Bf+Xb/2。

S462、减小B轴11半径值：B轴11的校准半径值Br1＝Bf-Xb/2。

S5、设置校准半径值：在系统中设置B轴11校准半径值Br1和C轴12校准半径值Cr1。

参考图2和图3，本实施例中的切割头为激光切割头21，通过激光切割头21的切割嘴22对测试板31进行切割出内框和外框。在本实施例中，系统为现有的数控激光切割设备的数控系统，切割设备包括三个直线轴：X轴13、Y轴14和Z轴15，还包括二个旋转轴B轴11和C轴12。在本实施例中X轴13、Y轴14和Z轴15通过人工打表的方式实现零点的校准和设置。

参考图2、图3和图4，T点51和T1点52的Y轴、Z轴坐标相同。在T点51处和T1点52处切割内框和外框时，通过运行Y轴14和Z轴15带动切割嘴22在测试板31表面运动，并保持X轴13、B轴11和C轴12不动，从而能够分别切割出内框和外框。

参考图4、图5和图6，在T1位置时，Y1的测量位置位于边框中心位置靠近C轴12正方向的一侧，Y2的测量位置位于边框中心位置靠近C轴12负方向的一侧。当Y1大于Y2时，C轴12零位角度偏向于负方向，因此C轴12从初始零位向正方向转动角度至Ca，从而得到C轴12的校准零位；当Y2大于Y1时，C轴12零位角度偏向于正方向，因此C轴12从初始零位向负方向转动角度至Ca，从而得到C轴12的校准零位。

在系统中预设B轴11的初始零位，假定B轴11的初始零位角度不准确，则B轴11摆动至90°时不处于水平的状态，夹角为Ba＝arctan(P/2P1)，其中P、P1转换成可知数据则为：P＝(Z2-Z1)/2，P1＝(L-2S1-S)/2。S1为切割时切割嘴22离板材的高度，S1为预设在系统中的数值，一般为0.8mm～1mm，在本实施例中S1取0.8，在T点51和T1点52两次切割中B轴11的转动中心的间距L可通过数控系统中X轴13的机械坐标读出，L＝2S1+S+2P1；其中S为测试板31的厚度。代入到算式Ba＝arctan(P/2P1)中可得到Ba＝arctan(Z2-Z1)/2*(L-2S1-S)。

同理，切换到俯视图时，C轴12初始零位角度有偏转，夹角为Ca＝arctan(Q/2Q1)，其中Q、Q1转换成可知数据则为：Q＝(Y2-Y1)/2，P1＝(L-2S1-S)/2，代入Ca＝arctan(Q/2Q1)中可得到Ca＝arctan[(Y2-Y1)/2*(L-2S1-S)]。

参考图7～图10，将C轴12运行至零位并使切割嘴22与尖点41对齐后，开启TCP运行模式，然后C轴12运行至180°，C轴12在转动180°的过程中，由于TCP模式开启，系统会将预先设置的C轴12的初始半径值Cr补偿到切割点的运行轨迹，C轴12转动180°后补偿的坐标距离为初始半径值Cr的2倍(在没有TCP运行模式半径值补偿的情况下，由于切割嘴不在C轴12的转动中心上，C轴12旋转半圈会在切割点产生大小为C轴12转动直径的位置偏移)。若初始半径值Cr没有误差，则开启TCP模式C轴12运行180°后切割点仍然会对齐尖点41。而实际情况下初始半径值Cr会存在误差。

当C轴12初始半径值Cr偏小，则运行180°后系统的位置补偿会偏小，导致运行后尖点41位于切割点靠近C轴12转动中心的一侧，从而需要增大C轴12半径值，达到减小C轴12半径值误差的作用；当初始半径值Cr偏大，则运行180°后系统的位置补偿会偏大，导致运行后尖点41位于切割点远离C轴12转动中心的一侧，从而需要减小C轴12半径值，达到减小C轴12半径值误差的作用。

将B轴11运行至90°并使切割嘴22与尖点41对齐后，开启TCP运行模式，然后B轴11运行至-90°，从而使B轴11转动180°，由于TCP模式开启，系统会将预先设置的B轴11的初始半径值Br补偿到切割点的运行轨迹，B轴11转动180°后补偿的坐标距离为初始半径值Br的2倍(在没有半径值补偿的情况下B轴11摆动半圈会在切割点产生大小为B轴11转动直径的位置偏移)。若初始半径值Br没有误差，则开启TCP模式B轴11运行180°后切割点仍然会对齐尖点41。而实际情况下初始半径值Br会产生误差。

当B轴11初始半径值Br偏小，则运行180°后系统的位置补偿会偏小，导致运行后尖点41位于切割点靠近B轴11转动中心的一侧，从而需要增大B轴11半径值，达到减小B轴11半径值误差的作用；当初始半径值Br偏大，则运行180°后系统的位置补偿会偏小，导致运行后尖点41位于切割点远离B轴11转动中心的一侧，从而需要减小B轴11半径值，达到减小B轴11半径值误差的作用。

本实施例具有以下优点：

将五轴空间对应关系的参数二维平面化，通过对应尺寸的反正切函数关系计算出B、C轴12零位的偏差角度，从而实现对B、C轴12偏差角度的精确测量和计算，进而实现了B、C轴12零位的校准，并且有效提高了B、C轴12零位的校准精度，能够适用于切割点不在C轴12转动中心上的设备。通过该校准方法极大的简化了TCP参数的校正步骤、缩短校正时间和降低校正难度。通过该方法校准TCP参数后，能够有效提高设备的加工精度。通过激光切割的内外框尺寸，可以极高效率地确定C、B轴11零点的位置，一次就位。

通过对应尺寸参数的长度关系计算出B、C轴12初始半径值的偏差，从而能够对B、C轴12初始半径值的偏差进行精确的测量和计算，进而实现了B、C轴12半径值的校准。

根据C轴12开启TCP模式运行180°后，切割点与尖点41的位置关系，判断增加或减小C轴12半径值，从而起到准确校准C轴12半径值的效果，进一步提高校准精度。

通过对应尺寸参数的长度关系计算出C轴12初始半径值的偏差，从而能够对C轴12初始半径值的偏差进行精确的测量和计算，进而实现了C轴12半径值的校准。

根据B轴11开启TCP模式运行180°后，切割点与尖点41的位置关系，判断增加或减小B轴11半径值，从而起到准确校准B轴11半径值的效果，进一步提高校准精度。

通过对应尺寸参数的长度关系计算出B轴11初始半径值的偏差，从而能够对B轴11初始半径值的偏差进行精确的测量和计算，进而实现了B、C轴12半径值的校准。

百分表初步矫正C轴12和B轴11的零位，使C轴12的零位更接近于系统Y轴14平行，B轴11的零位更接近于系统Z轴15平行，从而能够减小B轴11和C轴12初始零位的偏差值，起到方便测量和方便计算的效果，进而能起到减小测量和计算的误差的作用，进一步提高校准精度。

内框与外框形状相同且内框尺寸小于外框尺寸，内框各个边分别与外框各个边平行。在切割程序的设定中，内框与外框的中心位置相同(即内框与外框各个边的间距相等，此为理想状态)，而在实际情况中，B轴11和C轴12初始零位角度存在一定偏差，导致从测试板31的两侧分别切割内框和外框的过程中，内框与外框的切割位置产生偏移。由于从T点51处移动到T1点52处的过程中，需要对测试板31的两侧进行切割，因此B轴11带动激光切割头21转动180°，使得切割嘴在T点51处和T1点52处时，B轴11和C轴12倾斜的角度大小相同，方向相反，因此在切割过程中，内框和外框对应边的偏移距离是相等得，而切割嘴22在分别切割内框和外框的过程中，两次的切割时产生的偏差会相叠加产生出切割后测量样件32上内框与外框的实际偏差，因此可通过(Z2-Z1)/2和(Y2-Y1)/2来分别获得切割嘴在Z轴和Y轴上的偏差距离。通过测量内框和外框在Z轴和Y轴方向上的偏移量分别为Z2-Z1和Y2-Y1，从而在测量样件32中测量出内框与外框的位置偏移量，结合已知的L、S1和S，根据反正切函数，即可准确计算出当前B轴11和C轴12初始零位的角度偏差。从而能够根据计算出的初始零位角度偏差对B轴11和C轴12的零位角度进行校准，从而能够有效提高B轴11和C轴12零位角度的校准精度。内框和外框均有两条相互对应且与Z轴垂直的边，从而能方便测量内框与外框在Z轴上的偏差，起到方便测量的效果，起到减小测量误差的作用。

将内框和外框的形状设置为矩形，通过结构简单明了的内框和外框测量Z2-Z1和Y2-Y1，起到方便测量的效果。

通过Z2-Z1和Y2-Y1分别测量出内框和外框在Z轴和Y轴上的位置偏差，起到方便测量和计算的效果。

通过斜边33的设置，防止将测试板31取下后无法辨别测试板31的方向，保证测量出的Z2-Z1和Y2-Y1分别与Z轴方向上的偏差和Y轴方向上的偏差相对应。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对发明构成任何限制。

Claims (9)

1.一种校准五轴系统TCP参数的方法，所述五轴系统包括X轴、Y轴、Z轴、B轴和C轴，其特征在于，包括以下步骤：

S1、设置初始零位：在系统中设置B轴(11)和C轴(12)初始的零位；

S2、切割测试板(31)：固定测试板(31)，切割头分别在测试板(31)的两侧以T点(51)和T1点(52)为初始位置沿与测试板(31)平行的方向移动并对测试板(31)进行切割形成测量样件(32)，所述T点(51)和T1点(52)以测试板(31)为中心对称设置，切割头从T点(51)移动至T1点(52)的过程中B轴(11)旋转180°；

S3、测量偏差：在测量样件(32)上测量两次切割的在Z轴和Y轴上的位置偏差，得到Z轴偏差值Z2-Z1和Y轴偏差值Y2-Y1，所述Z轴与B轴(11)的转动轴心垂直，所述Y轴与C轴(12)的转动轴心垂直；

S4、旋转轴角度校准：B轴(11)从初始零位转动角度至Ba=arctan(Z2-Z1)/2*(L-2S1-S)，此时B轴(11)位于校准零位，C轴(12)从初始零位转动角度至Ca=arctan[(Y2-Y1)/2*(L-2S1-S)]，此时C轴(12)位于校准零位，其中L为切割头在T点(51)时B轴(11)的转动中心和T1点(52)时B轴(11)的转动中心之间的距离，S1为切割头与测试板(31)的距离，S为测试板(31)的厚度；

S41、设置C轴(12)初始半径值：在系统中设置C轴(12)的初始半径值Cr；

S42、C轴(12)运行180°：将B轴(11)和C轴(12)转动至校准零位，通过直线轴使切割嘴(22)与尖点(41)对齐，开启TCP运行模式，C轴(12)运行至180°；

S43、判断尖点(41)是否位于切割点靠近C轴(12)转动中心的一侧：若此时尖点(41)位于切割点靠近C轴(12)转动中心的一侧，则增大C轴(12)半径值；若此时尖点(41)位于切割点远离C轴(12)转动中心的一侧，则减小C轴(12)半径值；

S5、设置校准半径值：在系统中设置B轴(11)校准半径值Br1和C轴(12)校准半径值Cr1。

2.根据权利要求1所述的校准五轴系统TCP参数的方法，其特征在于，在所述步骤S42中，还包括以下步骤：

测量切割嘴(22)与尖点(41)的坐标位置Y1，通过调节直线轴坐标至切割嘴(22)与尖点(41)对齐并记录坐标位置Y2，C轴(12)半径误差值为Yc=|Y2-Y1|，若在所述步骤S42后尖点(41)位于切割点靠近C轴(12)转动中心的一侧，则进入步骤S431，若在所述步骤S42后尖点(41)位于切割点远离C轴(12)转动中心的一侧，则进入步骤S432；

S431、增大C轴(12)半径值：C轴(12)的校准半径值Cr1=Cf+Yc/2；

S432、减小C轴(12)半径值：C轴(12)的校准半径值Cr1=Cf-Yc/2。

3.根据权利要求1所述的校准五轴系统TCP参数的方法，其特征在于，在所述步骤S4之后和步骤S5之前，还包括以下步骤：

S44、设置B轴(11)初始半径值：在系统中设置B轴(11)初始半径值Br；

S45、B轴(11)运行180°：将C轴(12)转动至校准零位，B轴(11)转动至90°，通过直线轴使切割嘴(22)与尖点(41)对齐，开启TCP运行模式，B轴(11)运行至-90°；

S46、判断尖点(41)是否位于切割点靠近B轴(11)转动中心的一侧：若此时尖点(41)位于切割点靠近B轴(11)转动中心的一侧，则增大B轴(11)半径值；若此时尖点(41)位于切割点远离B轴(11)转动中心的一侧，则减小B轴(11)半径值。

4.根据权利要求3所述的校准五轴系统TCP参数的方法，其特征在于，在所述步骤S46中，还包括以下步骤：

测量切割嘴(22)与尖点(41)的坐标位置X1，通过调节直线轴坐标至切割嘴(22)与尖点(41)对齐并记录坐标位置X2，B轴(11)半径误差值为Xb=|X2-X1|，若在所述步骤S45后尖点(41)位于切割点靠近B轴(11)转动中心的一侧，则进入步骤S461，若在所述步骤S45后尖点(41)位于切割点远离B轴(11)转动中心的一侧，则进入步骤S462；

S461、增大B轴(11)半径值：B轴(11)的校准半径值Br1=Bf+Xb/2；

S462、减小B轴(11)半径值：B轴(11)的校准半径值Br1=Bf-Xb/2。

5.根据权利要求1所述的校准五轴系统TCP参数的方法，其特征在于，在所述步骤S1中，还包括以下步骤：

通过百分表校正C轴(12)与B轴(11)，使C轴(12)零位接近于Y轴(14)平行，B轴(11)零位接近于Z轴(15)平行。

6.根据权利要求1所述的校准五轴系统TCP参数的方法，其特征在于，在所述步骤S2中，还包括以下步骤：

切割头在T点(51)和T1点(52)分别切割测试板(31)的内框和外框，所述内框位于外框内，所述内框有至少两条垂直于Z轴的边和至少两条垂直于Y轴垂直，所述内框与外框的切割形状相同且各个边的位置相互对应。

7.根据权利要求6所述的校准五轴系统TCP参数的方法，其特征在于，在所述步骤S2中，还包括以下步骤：

所述内框和外框均为矩形。

8.根据权利要求7所述的校准五轴系统TCP参数的方法，其特征在于，在所述步骤S3中，还包括以下步骤：

测量内框与外框在垂直于Z轴的两组相对应的边的间距Z1、Z2，测量内框与外框在垂直于Y轴的两组相对应的边的间距Y1、Y2。

9.根据权利要求1所述的校准五轴系统TCP参数的方法，其特征在于，在所述步骤S2中，还包括以下步骤：

所述测试板(31)设有用于标识测量样件(32)方向的斜边(33)。

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