CN113835395A - 一种线切割机的补偿系统及补偿方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种线切割机的补偿系统及补偿方法，其中，包括：机床，机床包括机床工作台和机床上机头，机床工作台设置有多条测量路径且每条测量路径设置有多个采样点；激光组件包括激光发射装置和激光反射装置，激光发射装置发射激光信号并接收经由激光反射装置所反射的激光信号；补偿装置分别与激光发射装置和机床上机头电连接，用于控制机床上机头移动至目标采样点所对应的位置，获取激光发射装置的发射信号和接收信号以得到第一测距参数，根据目标采样点的预设位置信息和第一测距参数确定机床上机头在目标采样点的位置误差，以自动测量整个机床工作台上多个采样点的位置误差，无需人员干预，降低作业时间，提高测量精度和测量效率。

Description

一种线切割机的补偿系统及补偿方法

技术领域

本发明涉及机床技术领域，尤其涉及一种线切割机的补偿系统及补偿方法。

背景技术

随着现代科学技术的发展，新型超硬质材料以及高精密零件出现，对传统加工行业提出了挑战，慢走丝线切割机床作为高精密机床的一种，关键就是其高精度放电加工。

市面上大多数机床厂在进行机床的螺距误差和反向间隙测量时，采用的补偿系统在一个二维平面上进行单条直线各个采样点的测量，使得整个加工平面的高精度无法保证。还需要将测量结果手动输入至补偿系统中，输入数据量大，且作业时间长。

发明内容

本发明实施例提供了一种线切割机的补偿系统及补偿方法，以解决现有测试精度低、需人员干预且作业时间长的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种线切割机的补偿系统，其中，包括：

机床，所述机床包括机床工作台和机床上机头，所述机床工作台设置有多条测量路径且每条所述测量路径设置有多个采样点；

激光组件，所述激光组件包括激光发射装置和激光反射装置，所述激光发射装置安装在所述机床上机头面向所述机床工作台的一侧，所述激光反射装置安装在所述机床工作台面向所述机床上机头的一侧且位于所述机床工作台的一侧边缘，所述激光发射装置用于发射激光信号并接收经由所述激光反射装置所反射的激光信号；

分别与所述激光发射装置和所述机床上机头电连接的补偿装置，所述补偿装置用于控制所述机床上机头移动至目标采样点所对应的位置，获取所述激光发射装置的发射信号和接收信号以得到第一测距参数，根据所述目标采样点的预设位置信息和第一测距参数确定所述机床上机头在所述目标采样点的位置误差。

第二方面，本发明实施例提供了一种线切割机补偿系统的补偿方法，其中，如上所述的补偿系统的补偿方法包括：

控制所述机床上机头移动至目标采样点所对应的位置；

获取所述激光发射装置的发射信号和接收信号，以计算得到第一测距参数；

根据所述目标采样点的预设位置信息和第一测距参数，确定所述机床上机头在所述目标采样点的位置误差。

本发明实施例中，通过在机床工作台设置有多条测量路径且每条测量路径设置有多个采样点，激光发射装置安装在机床上机头面向机床工作台的一侧，激光反射装置安装在机床工作台面向机床上机头的一侧且位于机床工作台的一侧边缘，激光发射装置发射激光信号并接收经由激光反射装置所反射的激光信号，补偿装置分别与激光发射装置和机床上机头电连接，如此控制机床上机头移动至目标采样点所对应的位置，并获取激光发射装置的发射信号和接收信号，进一步得到第一测距参数，根据目标采样点的预设位置信息和第一测距参数确定机床上机头在目标采样点的位置误差，并进行补偿校准，如此以实现自动测量整个机床工作台上多个采样点的位置误差，无需人员干预，降低人工成本且提高测量精度和测量效率。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种线切割机的补偿系统结构的正视图；

图2为本发明实施例提供的一种线切割机的补偿系统结构的俯视图；

图3为本发明实施例提供的一种线切割机的补偿方法的流程图；

图4为本发明实施例提供的另一种线切割机的补偿方法的流程图；

图5为本发明实施例提供的又一种线切割机的补偿方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将结合本发明实施例中的附图，通过具体实施方式，完整地描述本发明的技术方案。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下获得的所有其他实施例，均落入本发明的保护范围之内。

图1为本发明实施例提供的一种线切割机的补偿系统结构的正视图，如图2 为本发明实施例提供的一种线切割机的补偿系统结构的俯视图，结合图1和图 2所示，本发明实施例提供的线切割机的补偿系统，其中，包括：机床1，机床1包括机床工作台11和机床上机头12，机床工作台11设置有多条测量路径且每条测量路径设置有多个采样点；激光组件2，激光组件2包括激光发射装置 21和激光反射装置22，激光发射装置21安装在机床上机头12面向机床工作台11的一侧，激光反射装置22安装在机床工作台11面向机床上机头12的一侧且位于机床工作台11的一侧边缘，激光发射装置21用于发射激光信号并接收经由激光反射装置22所反射的激光信号；分别与激光发射装置21和机床上机头12电连接的补偿装置3，补偿装置3用于控制机床上机头12移动至目标采样点所对应的位置，获取激光发射装置21的发射信号和接收信号以得到第一测距参数，根据目标采样点的预设位置信息和第一测距参数确定机床上机头12在目标采样点的位置误差。

其中，测量路径机床上机头12移动的路径，可以与机床工作台11的任意一侧边缘平行设置，其具体数量，本发明实施例不做特殊限定，可根据实际工作台的具体大小设定，每条测量路径上设置的采样点数也不做特殊限定，以实现线切割机的补偿系统对机床工作台11整个二维平面上的多条测量路径上多个采样点位置进行测量。示例性的，某条测量路径的长度为1m，该测量路径上有100个采样点，如此，每相邻两个采样点之间的距离为1cm，如此，线切割机的补偿系统可以对该条测量路径上的每个采样点位置进行测量，保证加工平面的高精度。

激光发射装置21是指用于发射激光的装置，基于其工作原理的不同，其种类也不同，本发明实施例对此不做特殊限定，例如可以是固体激光器、气体激光器或自由电子激光器等。

具体的，机床工作台11上设置有多条测量路径，每条路径上设置有多个采样点，补偿装置3可以控制机床上机头12从当前位置移动至目标采样点所对应的位置，同时，机床上机头12上的激光发射装置21可以发射激光信号，激光信号到达激光反射装置22后经过反射再次返回到激光发射装置21，补偿装置3 根据激光发射装置21的发射信号和接收信号，经过计算得到第一测距参数，并根据目标采样点的预设位置信息和第一测距参数可以进一步计算得到机床上机头12在目标采样点的位置误差，如此，补偿控制装置3根据得到的位置无偿进行补偿，使机床上机头12在目标采样点出的位置误差满足目标采样点的预设位置信息。需要说明的是，目标采样点的预设位置信息可以为补偿装置3的系统内设值，也可以手动进行设置，本发明实施例对此不做特殊限定。

示例性的，补偿装置3控制机床上机头12沿X方向移动，由第1个采样点移动至第2个采样点50cm处，在机床上机头12移动后，补偿装置3根据激光发射装置21发射出的发射信号和接收到的由发射装置22发射回来的接收信号，计算得出激光发射装置21与激光反射装置22之间的间距值，判断此间距值是否等于50cm，若不相等，可进一步得到间距值与50cm之间的差值，此差值即为第2个采样点的位置误差，如此，补偿装置3根据此差值进行补偿，保证机床加工平面的高精度。

本发明实施例中，通过在机床工作台设置有多条测量路径且每条测量路径设置有多个采样点，激光发射装置安装在机床上机头面向机床工作台的一侧，激光反射装置安装在机床工作台面向机床上机头的一侧且位于机床工作台的一侧边缘，激光发射装置发射激光信号并接收经由激光反射装置所反射的激光信号，补偿装置分别与激光发射装置和机床上机头电连接，如此控制机床上机头移动至目标采样点所对应的位置，并获取激光发射装置的发射信号和接收信号，进一步得到第一测距参数，根据目标采样点的预设位置信息和第一测距参数确定机床上机头在目标采样点的位置误差，并进行补偿校准，如此以实现自动测量整个机床工作台上多个采样点的位置误差，无需人员干预，降低人工成本且提高测量精度和测量效率。

继续参考图1和图2所示，可选的，激光发射装置21可拆卸的安装在机床上机头12上，激光反射装置22可拆卸的安装在机床工作台11上。

具体的，线切割机床在出厂前均需要进行机床的螺距误差和反向间隙测量，以保证机床具有较高的定位精度，满足对各种零件的加工需求，如此，需要在机床出厂前，采用激光发射装置21和激光反射装置22对机床工作台11上多个采样点的位置误差进行校准和补偿，当所有采样点的位置误差满足出厂要求或误差标准时，可将激光发射装置21和激光反射装置22拆卸下来，如此，实现激光发射装置21和激光反射装置22在进行机床的螺距误差和反向间隙测量时，可以重复多次利用，以节约成本。

结合图1和图2所示，可选的，机床工作台11包括沿第一方向Y延伸的第一侧边缘，设置在机床工作台11上的测量路径沿第二方向X延伸，第二方向X垂直于第一方向Y；激光反射装置22包括激光反射棒，激光反射棒的延伸方向平行于第一方向Y，且位于第一侧边缘；激光发射装置21的激光发射端口面向激光反射棒221。

具体的，如图2所示，机床工作台11包括互相垂直的第一方向Y和第二方向X，补偿装置3可以控制机床上机头12沿第二方向X移动，也可以控制机床上机头12沿第一方向Y移动，激光反射棒与第一方向Y平行放置，且位于机床工作台11的第一侧边缘，激光发射装置21的激光发射端口面向激光反射棒221，并使得发射出的激光信号与第二方向X平行，如此，保证补偿装置3 获得的第一测距更加精确，提高补偿系统的准确度。

示例性的，补偿装置3控制机床上机头12沿第一方向Y移动50cm，即由第1个采样点移动至第2个采样点，在此过程中，激光发射装置21持续不断地把激光打到激光反射棒上，在机床上机头12移动之前，补偿装置3获得激光发射装置21的第一发射信号和第一接收信号，并计算得到第一间距，在机床上机头12移动之后，补偿装置3获得激光发射装置21的第二发射信号和第二接收信号，并计算得到第二间距，进而，补偿装置3根据第一间距和第二间距计算得到两者之间的间距值，并判断此间距值是否等于50cm，若不相等，可进一步得到间距值与50cm之间的差值，此差值即为第2个采样点的位置误差，如此，补偿装置3根据此差值进行补偿，保证机床加工平面的高精度。

可选的，补偿装置3为上位机，上位机分别与机床1和激光组件2通信；或者，补偿装置3为处理装置，处理装置集成在机床1内。

具体的，补偿装置3可以是上位机，通过分别与机床1和激光组件2通信连接，可实现远程控制机床1上的机床上机头12移动，并获取激光组件的发射信号和接收信号，进行计算处理，实现对机床工作台11上每个采样点位置误差进行补偿。或者，补偿装置3还可以是集成在机床1内的处理装置，例如可以是可编程控制器或者其他控制芯片，本发明实施例对此不做特殊限定，将补偿装置3集成在机床1内，无需外接其他设备，降低成本。

图3为本发明实施例提供的一种线切割机的补偿方法的流程图，由上述任一实施例的补偿系统执行，如图3所示，该补偿方法主要包括以下步骤：

S301、控制机床上机头移动至目标采样点所对应的位置。

具体的，补偿装置控制机床上机头移动至目标采样点所对应的位置，在此过程中，机床上机头上的激光发射装置持续不断地发射激光信号，激光信号打到激光反射装置上后，再反射回到激光发射装置，如此，激光发射装置可以实现发射信号和接收信号。

S302、获取激光发射装置的发射信号和接收信号，以计算得到第一测距参数。

具体的，补偿装置控制获取激光发射装置的发射信号和接收信号，并计算得到第一测距参数，即激光发射装置到激光反射装置之间的间距。

可选的，获取激光发射装置的发射信号和接收信号以计算得到第一测距参数包括：在机床上机头移动之后，获得激光发射装置的第一发射信号和第一接收信号，并计算得到第一间距，将第一间距确定为第一测距参数。

具体的，补偿装置控制机床上机头移动到目标采样点位置处，激光发射装置发射第一发射信号，并接收由第一发射信号经过激光反射装置反射的第一接收信号，补偿装置获取第一发射信号和第一接收信号，并计算得到第一间距，如此，得到的激光发射装置与激光反射装置之间的距离为第一间距，并将其确定为第一测距参数。

S303、根据目标采样点的预设位置信息和第一测距参数，确定机床上机头在目标采样点的位置误差。

具体的，补偿装置将计算得到的第一测距参数与目标采样点的预设位置信息进行比较，当两者不一致时，可进一步计算得到两者之间的误差，即为机床上机头在目标采样点的位置误差。

可选的，目标采样点的预设位置信息包括目标采样点的标准位置参数和预设误差范围；根据目标采样点的预设位置信息和第一测距参数，确定机床上机头在目标采样点的位置误差，包括：若第一测距参数与目标采样点的标准位置参数的差值在预设误差范围内，将第一测距参数与目标采样点的标准位置参数的差值确定为机床上机头在目标采样点的目标位置误差。

其中，预设误差范围的具体范围大小本发明实施例不做特殊限定，例如是 -1cm～1cm之间。

具体的，根据目标采样点的标准位置参数和第一测距参数计算得到差值，并判断此差值是否在预设误差范围内，如果差值超出预设误差范围，则补偿控制装置对机床上机头进行误差补偿，如果差值在预设误差范围内，将其确定为机床上机头在目标采样点的目标位置误差。

示例性的，补偿装置控制机床上机头由第1个采样点移动至第2个采样点 100cm处，在机床上机头移动后，补偿装置获得激光发射装置的第一发射信号和第一接收信号，并计算得出激光发射装置与激光反射装置之间的第一间距，例如是95cm，如此，第一测距参数为95cm，进而得到机床上机头在目标采样点的位置误差为5cm，假设目标采样点的标准位置参数为100cm，预设误差范围为-1cm～1cm，即第一测距参数需要满足在99cm～101cm范围内，才不需要对机床上机头进行误差补偿，然而，此时机床上机头在目标采样点的位置误差为 5cm，超出预设误差范围，因此，需要对机床上机头进行误差补偿，如此保证机床具有较高的定位精度，满足各种高精密零件的加工需求。

图4为本发明实施例提供的另一种线切割机的补偿方法的流程图，如图4 所示，主要包括以下步骤：

S401、获得激光发射装置的第二发射信号和第二接收信号，并计算得到第二间距。

S402、控制机床上机头移动至目标采样点所对应的位置。

S403、获得激光发射装置的第一发射信号和第一接收信号，并计算得到第一间距。

S404、将第一间距和第二间距的差值确定为第一测距参数。

上述步骤S401～S404具体为获取激光发射装置的发射信号和接收信号以计算得到第一测距参数的实现过程，补偿装置控制机床上机头移动前，获得激光发射装置的第二发射信号和第二接收信号，并计算得到第二间距，在机床上机头移动到目标采样点所对应的位置后，再次获得激光发射装置的第一发射信号和第一接收信号，并计算得到第一间距，进而，根据第一间距和第二间距计算出差值，即为上一采样点与目标采样点位置之间的距离，将其确定为第一测距参数。

S405、根据目标采样点的预设位置信息和第一测距参数，确定机床上机头在目标采样点的位置误差。

可选的，目标采样点的预设位置信息包括机床上机头的位移信息和预设误差范围；根据目标采样点的预设位置信息和第一测距参数，确定机床上机头在目标采样点的位置误差，包括：若第一测距参数与机床上机头的位移信息的差值在预设误差范围内，将第一测距参数与机床上机头的位移信息的差值确定为机床上机头在目标采样点的目标位置误差。

其中，机床上机头的位移信息指机床上机头移动的距离。

预设误差范围的具体范围大小本发明实施例不做特殊限定，例如是 -1cm～1cm之间。

具体的，步骤S404计算得到的第一测距参数与机床上机头的位移信息比较，得到差值，并判断此差值是否在预设误差范围内，如果差值超出预设误差范围，则补偿控制装置对机床上机头进行误差补偿，如果差值在预设误差范围内，将其确定为机床上机头在目标采样点的目标位置误差。

示例性的，补偿装置控制机床上机头由第1个采样点移动100cm至第2个采样点处，即机床上机头的位移信息为100cm，在机床上机头移动之前，补偿装置获得激光发射装置的第二发射信号和第二接收信号，并计算得到第一间距为200cm，在机床上机头移动之后，补偿装置获得激光发射装置的第一发射信号和第一接收信号，并计算得到第二间距为299.2cm，进而，补偿装置根据第一间距和第二间距计算得到第一测距参数为99.2cm，如此，可进一步得到第一测距参数与机床上机头的位移信息之间的差值为0.8cm，假设预设误差范围为 -1cm～1cm，因此，此差值即在预设范围内，将差值0.8cm确定为机床上机头在目标采样点的目标位置误差，不需要再对机床上机头进行误差补偿，可保证机床具有较高的定位精度，满足各种高精密零件的加工需求。

图5为本发明实施例提供的又一种线切割机的补偿方法的流程图，在上述任一实施例基础上进行细化，如图5所示，主要包括以下步骤：

S501、控制机床上机头移动至目标采样点所对应的位置。

S502、获取激光发射装置的发射信号和接收信号，以计算得到第一测距参数。

S503、若机床上机头在目标采样点的位置误差超出预设误差范围，对机床进行误差校准。

具体的，在保证机床具有一定的定位精度的前提下，预设误差范围为机床上机头在目标采样点的位置所能允许的误差，当机床上机头在目标采样点的位置误差超出预设误差范围时，则需要补偿控制装置对机床进行误差校准，目标采样点的位置误差会随着采样点数的增大而增大，因此，需要在机床上机头移动过程中线性连续地对目标采样点的位置误差进行补偿，以保证机床上机头在移动过程中是连续的、平稳的，避免对设备造成损坏。

S504、再测量校准后机床上机头在目标采样点的位置误差，直至机床上机头在目标采样点的位置误差在预设误差范围内。

具体的，在上述步骤完成对目标采样点的位置误差校准后，补偿控制装置再次测量校准后机床上机头在目标采样点的位置误差，直至机床上机头在目标采样点的位置误差在预设误差范围内，如此，保证机床工作台上所有采样点的位置误差均满足预设误差范围，提高机床定位精度，以满足所有高精密零件的加工需求。

步骤S503～S504为根据目标采样点的预设位置信息和第一测距参数，确定机床上机头在目标采样点的位置误差的具体实现过程，通过机床自动多次测量整个工作面上多个采样点的位置误差，并进行校准，保证机床具有较高的定位精度，满足所有高精密零件的加工需求。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种线切割机的补偿系统，其特征在于，包括：

机床，所述机床包括机床工作台和机床上机头，所述机床工作台设置有多条测量路径且每条所述测量路径设置有多个采样点；

激光组件，所述激光组件包括激光发射装置和激光反射装置，所述激光发射装置安装在所述机床上机头面向所述机床工作台的一侧，所述激光反射装置安装在所述机床工作台面向所述机床上机头的一侧且位于所述机床工作台的一侧边缘，所述激光发射装置用于发射激光信号并接收经由所述激光反射装置所反射的激光信号；

分别与所述激光发射装置和所述机床上机头电连接的补偿装置，所述补偿装置用于控制所述机床上机头移动至目标采样点所对应的位置，获取所述激光发射装置的发射信号和接收信号以得到第一测距参数，根据所述目标采样点的预设位置信息和第一测距参数确定所述机床上机头在所述目标采样点的位置误差。

2.根据权利要求1所述的补偿系统，其特征在于，所述激光发射装置可拆卸的安装在所述机床上机头上，所述激光反射装置可拆卸的安装在所述机床工作台上。

3.根据权利要求1所述的补偿系统，其特征在于，所述机床工作台包括沿第一方向延伸的第一侧边缘，设置在所述机床工作台上的测量路径沿第二方向延伸，所述第二方向垂直于所述第一方向；

所述激光反射装置包括激光反射棒，所述激光反射棒的延伸方向平行于所述第一方向，且位于所述第一侧边缘；

所述激光发射装置的激光发射端口面向所述激光反射棒。

4.根据权利要求1所述的补偿系统，其特征在于，所述补偿装置为上位机，所述上位机分别与所述机床和所述激光组件通信；或者，

所述补偿装置为处理装置，所述处理装置集成在所述机床内。

5.一种线切割机补偿系统的补偿方法，其特征在于，如权利要求1-3任一项所述的补偿系统的补偿方法包括：

控制所述机床上机头移动至目标采样点所对应的位置；

获取所述激光发射装置的发射信号和接收信号，以计算得到第一测距参数；

根据所述目标采样点的预设位置信息和第一测距参数，确定所述机床上机头在所述目标采样点的位置误差。

6.根据权利要求5所述的补偿方法，其特征在于，获取所述激光发射装置的发射信号和接收信号以计算得到第一测距参数包括：

在所述机床上机头移动之后，获得所述激光发射装置的第一发射信号和第一接收信号，并计算得到第一间距，将所述第一间距确定为所述第一测距参数。

7.根据权利要求6所述的补偿方法，其特征在于，所述目标采样点的预设位置信息包括所述目标采样点的标准位置参数和预设误差范围；

根据所述目标采样点的预设位置信息和第一测距参数，确定所述机床上机头在所述目标采样点的位置误差，包括：

若所述第一测距参数与所述目标采样点的标准位置参数的差值在所述预设误差范围内，将所述第一测距参数与所述目标采样点的标准位置参数的差值确定为所述机床上机头在所述目标采样点的目标位置误差。

8.根据权利要求5所述的补偿方法，其特征在于，获取所述激光发射装置的发射信号和接收信号以计算得到第一测距参数包括：

在所述机床上机头移动之前，获得所述激光发射装置的第二发射信号和第二接收信号，并计算得到第二间距；

在所述机床上机头移动之后，获得所述激光发射装置的第一发射信号和第一接收信号，并计算得到第一间距；

将所述第一间距和所述第二间距的差值确定为所述第一测距参数。

9.根据权利要求8所述的补偿方法，其特征在于，所述目标采样点的预设位置信息包括所述机床上机头的位移信息和预设误差范围；

根据所述目标采样点的预设位置信息和第一测距参数，确定所述机床上机头在所述目标采样点的位置误差，包括：

若所述第一测距参数与所述机床上机头的位移信息的差值在所述预设误差范围内，将所述第一测距参数与所述机床上机头的位移信息的差值确定为所述机床上机头在所述目标采样点的目标位置误差。

10.根据权利要求5所述的补偿方法，其特征在于，根据所述目标采样点的预设位置信息和第一测距参数，确定所述机床上机头在所述目标采样点的位置误差，包括：

若所述机床上机头在所述目标采样点的位置误差超出预设误差范围，对所述机床进行误差校准；

再测量校准后所述机床上机头在所述目标采样点的位置误差，直至所述机床上机头在所述目标采样点的位置误差在所述预设误差范围内。

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