CN114029786A - 一种基于机内测头工件自动找正方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及数控加工技术领域，具体涉及一种基于机内测头工件自动找正方法和系统，包括存储模块、输入模块、生成模块、传输模块、执行模块、判断模块和补偿模块；通过数控机床内的机内测头，对待加工工件进行测量并找出实际基准点位置，再根据实际基准点位置与理论基准点位置的偏差调整数控机床的加工坐标系，从而实现了数控机床内找正。目的在于避免了传统的先将托盘放到机外三坐标测量仪进行测量，再放到CNC机床上加工的繁琐流程，减少了柔性生产线上产品的自动上料时间，同时消除了一台三坐标测量仪，降低了整个柔性自动化生产线的建设成本，实现了多种工件混线生产中，高度柔性化的自动工件找正。

Description

一种基于机内测头工件自动找正方法和系统
技术领域
本发明属于数控加工技术领域，具体涉及一种基于机内测头工件自动找正方法和系统。
背景技术
在CNC数控加工中，装夹误差是影响工件加工质量的重要因素之一。由CNC机床组成的柔性自动化生产线(FMS)采用快换托盘的形式，实现机床外装夹，然而这种方式更容易引入装夹误差。
在现有的技术中，机外三坐标测量仪是柔性自动化生产线(FMS)一个重要组成部分。因为在工件加工前，需要通过机外三坐标测量仪测量每一件产品相对于快换托盘的装夹偏差，以此消除装夹误差。但在这种方式下，三坐标测量仪的设备投资成本很高，且托盘需要被机械手反复搬运，自动上料的流程较长，导致生产效率降低。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种基于机内测头工件自动找正方法和系统，该方法基于机内测头的工件自动找正，可以不使用机外三坐标测量仪，以高度柔性的方式，实现工件自动找正，消除工件装夹误差，从而实现多种产品混线模式下的快速自动化生产。该方法具有投资成本低、测量效率高、扩展功能强大等特点。
本发明所采用的技术方案是：一种基于机内测头工件自动找正方法，包括以下步骤：
S1：根据待加工工件的测量特征和基准点位置，在系统中选择测量方案；
S2：将待加工工件的测量特征和理论基准点位置，输入到系统中；
S3：系统根据输入的待加工工件的测量特征和理论基准点位置，以及不同的数控机床的操作系统，自动生成适配该数控机床的工件测量程序；
S4：系统将生成的对应于不同数控机床的测量程序，分别传输给相应的数控机床；
S5：待加工工件行进至相应的数控机床后，数控机床内的机内测头根据测量程序进行测量，获得实际基准点位置，并计算实际基准点与理论基准点之间的差值，将计算的差值上传至系统中；
S6：系统对上传的差值进行判断，若差值小于许可值，则数控机床根据差值调整数控机床内的加工坐标系，使得实际基准点位置与理论基准点位置重合；否则，执行步骤S7；
S7：数控机床判断为装夹不到位或装错工件，发出报警提示。
优选的，步骤S1中，所述待加工工件的测量特征为工件的形状，所述理论基准点位置包括圆心点、孔中心点、矩形分中点、单侧边中心点、矩形四角点、异形体特定点；所述测量方案为根据待加工工件形状，预存在系统中的测量方案。
优选的，步骤S2中，输入到系统中的理论基准点位置为，装夹待加工工件后，待加工工件的基准点位置与托盘基准点在XY平面重合的位置。
优选的，步骤S6中，每次装夹的实际基准点与理论基准点之间的偏差大于5mm时，认为差值大于许可值。
优选的，数控机床根据差值调整数控机床内的加工坐标系的具体方法为，数控机床根据差值，将数控机床加工坐标系的参数减去差值，使得待加工工件的实际基准点与理论基准点重合。
优选的，步骤S4中，生成的工件测量程序始终保存在系统中，当待加工工件行进至相应的数控机床时，系统将对应于该数控机床的测量程序传输给该数控机床。
优选的，所述待加工工件的测量特征、理论基准点位置、差值、许可值保存于系统的宏变量中。
一种基于机内测头工件自动找正系统，包括存储模块、输入模块、生成模块、传输模块、执行模块、判断模块和补偿模块；
存储模块，用于将待加工工件的测量特征和基准点位置，以及预设的对应于不同的数控机床的测量方案存储在系统中；
输入模块，用于将待加工工件的测量特征和基准点位置，以及选取的测量方案输入到系统中；
生成模块，用于根据待加工工件的测量特征和理论基准点位置，以及选取的测量方案，自动匹配不同数控机床的操作系统，生成适用于不同数控机床的测量程序；
传输模块，用于将生成的测量程序传输到相应的数控机床；
执行模块，用于对运送至数控机床的待加工工件，基于测量程序进行测量，获得实际基准点位置；
判断模块，用于将实际基准点位置与理论基准点位置进行比较，得到差值；
补偿模块，用于根据差值，修正数控机床上的执行模块的位置。
优选的，所述执行模块为设置在数控机床内的机内测头。
本发明的有益之处在于：
1)本发明通过在CNC机床上安装的机内测头(通常为雷尼绍测头)，利用测头对工件进行测量找正并直接开始加工，避免了传统的先将托盘放到机外三坐标测量仪进行测量，再放到CNC机床上加工的繁琐流程，减少了产品的生产时间，同时消除了一台三坐标测量仪，降低了整个柔性自动化生产线的建设成本，实现了多种工件混线生产中，高度柔性化的自动工件找正；
2)本发明基于不同的数控机床系统，能够生成不同的匹配于数控机床的测量程序，并将该测量程序存储在系统中，当待加工工件经过相应的数控机床后，系统才将相应的测量程序传输给数控机床，从而使得数控机床可以根据测量程序进行测量，避免了程序过多的占用，也保证了加工的准确性，当加工多种类型的工件时，不至于程序过多而造成判断失误的问题。
附图说明
图1为发明的流程图。
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。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
一种基于机内测头工件自动找正方法，如图1所示为流程图，包括以下步骤：
S1：根据待加工工件的测量特征和基准点位置，在系统中选择测量方案；所述待加工工件的测量特征为工件的形状，所述理论基准点位置包括圆心点、孔中心点、矩形分中点、单侧边中心点、矩形四角点、异形体特定点；所述测量方案为根据待加工工件形状，预存在系统中的测量方案。可以理解的是，测量方案为根据不同的数控机床，预存在系统的不同的测量模板，根据工件不同的基准点的位置也设置有相应的测量模板，使用者使用时，直接调用相应的测量模板后，将待加工工件的测量特征输入即可。
S2：将待加工工件的测量特征和理论基准点位置，输入到系统中；输入到系统中的理论基准点位置为，装夹待加工工件后，待加工工件的基准点位置与托盘基准点在XY平面重合的位置。这些参数可以通过人工输入，也可以通过导入3D数模的方式自动获得。
S3：系统根据输入的待加工工件的测量特征和理论基准点位置，以及不同的数控机床的操作系统，自动生成适配该数控机床的工件测量程序；
S4：系统将生成的对应于不同数控机床的测量程序，分别传输给相应的数控机床，系统可以直接将生成的测量程序传输给相应的数控机床，并将该测量程序存储在数控机床中，等待待加工零件运送至数控机床后，即可根据测量程序进行测量。
进一步的技术方案是，生成的工件测量程序始终保存在系统中，当待加工工件行进至相应的数控机床时，系统才将对应于该数控机床的测量程序传输给该数控机床，避免了当加工多种不同类型的待加工工件时，测量程序提前传输从而导致测量失误的情况。
S5：待加工工件行进至相应的数控机床后，数控机床内的机内测头根据测量程序进行测量，获得实际基准点位置，并计算实际基准点与理论基准点之间的差值，将计算的差值上传至系统中；
S6：系统对上传的差值进行判断，若差值小于许可值，则数控机床根据差值调整数控机床内的加工坐标系，使得实际基准点位置与理论基准点位置重合；数控机床根据差值调整数控机床内的加工坐标系的具体方法为，数控机床根据差值，将数控机床加工坐标系的参数减去差值，使得待加工工件的实际基准点与理论基准点重合。
否则，执行步骤S7；每次装夹的实际基准点与理论基准点之间的偏差大于5mm时，认为差值大于许可值。
S7：数控机床判断为装夹不到位或装错工件，发出报警提示。
所述待加工工件的测量特征、理论基准点位置、差值、许可值保存于系统的宏变量中。
基于上述的自动找正方法，本发明还提供一种基于机内测头工件自动找正系统，包括存储模块、输入模块、生成模块、传输模块、执行模块、判断模块和补偿模块；
存储模块，用于将待加工工件的测量特征和基准点位置，以及预设的对应于不同的数控机床的测量方案存储在系统中；
输入模块，用于将待加工工件的测量特征和基准点位置，以及选取的测量方案输入到系统中；
生成模块，用于根据待加工工件的测量特征和理论基准点位置，以及选取的测量方案，自动匹配不同数控机床的操作系统，生成适用于不同数控机床的测量程序；
传输模块，用于将生成的测量程序传输到相应的数控机床；只有当工件被FMS系统送入某一CNC机床进行加工时，才向对应机床传输测量程序；
执行模块，用于对运送至数控机床的待加工工件，基于测量程序进行测量，获得实际基准点位置；本发明的执行模块为数控机床内的机内测头；
判断模块，用于将实际基准点位置与理论基准点位置进行比较，得到差值；
补偿模块，用于根据差值，修正数控机床上的执行模块的位置。
具体工作方式：
步骤S1：根据待加工工件测量特征选择测量方案。判断待加工工件工件的基本特征为长方体，基准点位置设置在上表面对称中心上。根据上述特征选择FMS系统中长方体对称中心的测量方案。
步骤S2：输入与待加工工件相关的理论参数。输入该工件的长宽高数据；输入装夹后，待加工工件的理论基准点与托盘基准点(即托盘上表面对称中心点)在XY平面重合，Z轴方向相差高度为20mm。
步骤S3：自动生成匹配待加工工件特征的测量程序。根据所选长方体对称中心的测量方案，系统调用该测量模板，带入待加工工件长宽高的参数即基准点偏差参数，生成该工件的测量程序并保存。
步骤S4：向CNC机床传输测量程序。将该测量程序与对应的待加工工件关联，当该工件通过FMS系统送入某一CNC机床进行加工时，才向对应机床传输测量程序。
步骤S5：CNC机床执行测量程序，调用机内测头完成测量，获得实际基准点坐标与理论基准点坐标的偏差值，并将该偏差值上传到FMS系统。
步骤S6：系统对偏差值进行自动判断及报警。数控机床判断此次测量的偏差值不大于许可值，认为待加工工件没有出现装夹不当或装错的情况，不发出报警。
步骤S7：根据偏差值调整机床加工坐标系。数据机床根据偏差值，将机床加工坐标系的参数减去上述偏差值，使得待加工工件的实际基准点与理论基准点重合，便可以执行数控加工程序了。
上述实施方式是优选的实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于机内测头工件自动找正方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：根据待加工工件的测量特征和基准点位置，在系统中选择测量方案；
S2：将待加工工件的测量特征和理论基准点位置，输入到系统中；
S3：系统根据输入的待加工工件的测量特征和理论基准点位置，以及不同的数控机床的操作系统，自动生成适配该数控机床的工件测量程序；
S4：系统将生成的对应于不同数控机床的测量程序，分别传输给相应的数控机床；
S5：待加工工件行进至相应的数控机床后，数控机床内的机内测头根据测量程序进行测量，获得实际基准点位置，并计算实际基准点与理论基准点之间的差值，将计算的差值上传至系统中；
S6：系统对上传的差值进行判断，若差值小于许可值，则数控机床根据差值调整数控机床内的加工坐标系，使得实际基准点位置与理论基准点位置重合；否则，执行步骤S7；
S7：数控机床判断为装夹不到位或装错工件，发出报警提示。
2.根据权利要求1所述的基于机内测头工件自动找正方法，其特征在于：步骤S1中，所述待加工工件的测量特征为工件的形状，所述理论基准点位置包括圆心点、孔中心点、矩形分中点、单侧边中心点、矩形四角点、异形体特定点；所述测量方案为根据待加工工件形状，预存在系统中的测量方案。
3.根据权利要求1所述的基于机内测头工件自动找正方法，其特征在于：步骤S2中，输入到系统中的理论基准点位置为，装夹待加工工件后，待加工工件的基准点位置与托盘基准点在XY平面重合的位置。
4.根据权利要求1所述的基于机内测头工件自动找正方法，其特征在于：步骤S6中，每次装夹的实际基准点与理论基准点之间的偏差为大于5mm时，认为装夹差值大于许可值，执行步骤S7。
5.根据权利要求4所述的基于机内测头工件自动找正方法，其特征在于：数控机床根据差值调整数控机床内的加工坐标系的具体方法为，数控机床根据差值，将数控机床加工坐标系的参数减去差值，使得待加工工件的实际基准点与理论基准点重合。
6.根据权利要求1所述的基于机内测头工件自动找正方法，其特征在于：步骤S4中，生成的工件测量程序始终保存在系统中，当待加工工件行进至相应的数控机床时，系统将对应于该数控机床的测量程序传输给该数控机床。
7.根据权利要求1所述的基于机内测头工件自动找正方法，其特征在于：所述待加工工件的测量特征、理论基准点位置、差值、许可值保存于系统的宏变量中。
8.一种基于机内测头工件自动找正系统，其特征在于：包括存储模块、输入模块、生成模块、传输模块、执行模块、判断模块和补偿模块；
存储模块，用于将待加工工件的测量特征和基准点位置，以及预设的对应于不同的数控机床的测量方案存储在系统中；
输入模块，用于将待加工工件的测量特征和基准点位置，以及选取的测量方案输入到系统中；
生成模块，用于根据待加工工件的测量特征和理论基准点位置，以及选取的测量方案，自动匹配不同数控机床的操作系统，生成适用于不同数控机床的测量程序；
传输模块，用于将生成的测量程序传输到相应的数控机床；
执行模块，用于对运送至数控机床的待加工工件，基于测量程序进行测量，获得实际基准点位置；
判断模块，用于将实际基准点位置与理论基准点位置进行比较，得到差值；
补偿模块，用于根据差值，修正数控机床上的执行模块的位置。
9.根据权利要求8所述的基于机内测头工件自动找正系统，其特征在于：所述执行模块为设置在数控机床内的机内测头。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20220211

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