CN1623729A - 用于机床测量的分段线性补偿的装置及其方法 - Google Patents

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潘伟华
沈烈
白槟
梁伟杰
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Abstract

本发明公开了一种用于机床测量的分段线性补偿的装置及其方法，该装置包括ARM主控板模块、光栅尺测量模块、按键、液晶显示器、笔记本电脑和激光测量仪，其中ARM主控板模块通过RS232接口与光栅尺测量模块连接，通过USB接口与笔记本电脑连接，通过ARM主CPU内的液晶接口与液晶显示器连接；笔记本电脑通过PCM20接口与激光测量仪连接；该方法包括光栅尺的校准过程和测量补偿过程。本发明使机床测量实现了高精度数据补偿。

Description

用于机床测量的分段线性补偿的装置及其方法
技术领域
本发明涉及一种用于机床测量的分段线性补偿的装置及其方法。
背景技术
目前应用于各种机床上(包括铣床，镗床，磨床，车床，火花机等)的测量装置，普遍采用光栅尺进行测量，在测量过程中，为了提高精度，需要进行数据补偿。在线性补偿方面，现有技术主要是全程线性补偿，就是对光栅尺进行整根补偿，全程只有一个系数，精度不是很理想；同时，单片机的运算能力越来越不能满足高精度测量要求。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种用于机床的高精度数据补偿的装置。
本发明的另一目的是为了提供一种用于机床的高精度数据补偿的方法。
本发明的用于机床测量的分段线性补偿的装置的主要技术方案是：该装置包括ARM主控板模块、光栅尺测量模块、按键、液晶显示器、笔记本电脑和激光测量仪，其中ARM主控板模块通过RS232接口与光栅尺测量模块连接，通过USB接口与笔记本电脑连接，通过ARM主CPU内的液晶接口与液晶显示器连接；笔记本电脑通过PCM20接口与激光测量仪连接。
本发明的用于机床测量的分段线性补偿的方法的主要技术方案是：该方法包括光栅尺的校准过程和测量补偿过程，其中光栅尺的校准是根据所要求的分辨率和光栅尺分段的长短来进行的，而测量补偿则是根据实际加工的产品的长短和精度要求来进行的。在测量前，用激光测量仪对光栅尺进行一次补偿数据测量，对其进行校正，将数据分段同步锁存，存储为文件，写入相应的参数表里；在测量时，先计算光栅尺测量模块采集的数据对应参数表中的哪一段，再根据该段的线性补偿系数对所测得的数据进行实时补偿。
本发明采用了分段线性补偿技术，可以将一把光栅尺分成一定的段数，针对每一段都有一个补偿系数，这样可以解决尺的刻度不均匀的情况，段数越多就越精确，从而使测量精度大大提高，甚至一些不太标准的尺都可以用，达到了高精度数据补偿的目的。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
图1是本发明一个实施例校正光栅尺时的硬件连接示意图；
图2是本发明一个实施例校正光栅尺时的硬件连接立体图；
图3是本发明一个实施例进行测量时的硬件连接示意图；
图4是本发明一个实施例进行测量时的步骤流程图。
具体实施方式
如图1所示，本实施例的用于机床测量的分段线性补偿的装置，包括ARM主控板模块1、光栅尺测量模块2、按键3、液晶显示器4、笔记本电脑5和激光测量仪6，其中ARM主控板模块1通过RS232接口与光栅尺测量模块2连接，通过USB接口与笔记本电脑5连接，通过ARM主CPU内的液晶接口与液晶显示器4连接；笔记本电脑5通过PCM20接口与激光测量仪6连接。另外，如图2所示，所述光栅尺测量模块2中的光栅尺7包括4轴：X轴光栅尺、Y轴光栅尺、Z轴光栅尺和W轴光栅尺；激光测量仪6由激光头8、固定靶9和移动靶10组成；ARM主控板模块1、按键3和液晶显示器4组装成数显表11。
如图3所示，本实施例的装置在测量时，撤掉激光测量仪6和笔记本电脑5，ARM主控板模块1先计算光栅尺测量模块2采集的数据对应参数表中的哪一段，再根据该段的线性补偿系数对所测得的数据进行实时补偿。
上述的ARM主控板模块1特征如下：
1.主CPU采用S3C44BOX或S3C2410或S3C24400或AT9200芯片；
2.电子硬盘采用K9F2808UOB，内存SDRAM采用HY57V641620，
固化程序FLASH采用SST39VF160-70-4C；
3.与笔记本电脑5通讯的USB接口芯片采用USBN9604-28M；
4.S3C44BOX或S3C2410或S3C24400或AT9200芯片直接通过专用接口与液晶屏LM64P89配套使用。
上述的光栅尺测量模块2特征如下：
1.主CPU采用80C32或MSP430芯片；
2.EEPROM采用27C512；
3.RAM采用62256；
4.编码器接口芯片采用AM26LS32；
5.通讯芯片采用MAX488。
液晶显示器4主要显示各种基本信息和提示信息，还可根据测量功能的不同显示测量过程所需的剩余距离。
本实施例的用于机床测量的分段线性补偿的方法，包括光栅尺7的校准过程和测量补偿过程：
在测量前，用激光测量仪6对光栅尺7进行一次补偿数据测量，对其进行校正，将数据分段同步锁存，存储为文件，写入相应的参数表里，其具体步骤如下：
1)将光栅尺7固定在机床上，安装并调整激光测量仪6，使激光测量方向与光栅尺7移动方向平行；
2)在系统参数里设置好该尺的分辨率，然后进入“线补”功能；
3)在笔记本电脑5上运行分段线性补偿程序的接收功能，选择存储数据的文件；
4)将光栅尺7移到负向的尽头，然后向正方向移动，在检测到第一个参考点的时候停止，将激光测量仪6和ARM主控板模块1同时清零，再向正方向移动，走到预定的距离时停止，将激光测量仪6和ARM主控板模块1两组测量数据同时送到笔记本电脑5，笔记本电脑5将数据锁存写入文件，以此类推，每走一段停止，送数据值到笔记本电脑5；
5)走到尺的正向最大距离后，将存储的数据文件按行的顺序读取，将两组值分别存入激光值数组和数显值数组，供测量过程调用；
在测量时，如图4所示，先计算光栅尺测量模块2采集的数据对应参数表中的哪一段，再根据该段的线性补偿系数对所测得的数据进行实时补偿，其具体步骤如下：
1)开机后ARM自动导入系统参数；
2)测量过程中采集光栅尺7原始脉冲，将它通过RS232接口传给ARM主控板模块1，ARM主控板模块1将脉冲数与分辨率相乘得到原始距离；
3)如果此轴需要进行分段线性补偿，则在分段线性补偿参数里找到此原始距离对应的区间，计算此区间的线性补偿系数，根据线性补偿公式计算出标准数值，例如：
光栅尺7测量距离为x，首先根据线性补偿表用二分法找到这个值位于相应轴数显值的哪段区间，比如它的区间起点为x0，终点为x1，对应的激光值范围为y0，y1，那么这个区间的线性系数k＝(y1-y0)/(x1-x0)，补偿后的值为X＝y0+k*(x-x0)；
4)将标准数值通过ARM主芯片的液晶接口送到液晶显示器4进行显示，或根据加工功能用于计算。

Claims (4)

1、一种用于机床测量的分段线性补偿的装置，包括ARM主控板模块、光栅尺测量模块、按键、液晶显示器、笔记本电脑和激光测量仪，其特征在于：ARM主控板模块通过RS232接口与光栅尺测量模块连接，通过USB接口与笔记本电脑连接，通过ARM主CPU内的液晶接口与液晶显示器连接；笔记本电脑通过PCM20接口与激光测量仪连接。
2、根据权利要求1所述的用于机床测量的分段线性补偿的装置，其特征在于：所述光栅尺测量模块中的光栅尺包括4轴：X轴光栅尺、Y轴光栅尺、Z轴光栅尺和W轴光栅尺。
3、根据权利要求1或2所述的用于机床测量的分段线性补偿的装置，其特征在于：所述激光测量仪由激光头、固定靶和移动靶组成；所述ARM主控板模块、按键和液晶显示器组装成数显表。
4、一种用于机床测量的分段线性补偿的方法，包括光栅尺的校准过程和测量补偿过程，其特征在于：
在测量前，用激光测量仪对光栅尺进行一次补偿数据测量，对其进行校正，将数据分段同步锁存，存储为文件，写入相应的参数表里，其具体步骤如下：
1)将光栅尺固定在机床上，安装并调整激光测量仪，使激光测量方向与光栅尺移动方向平行；
2)在系统参数里设置好该尺的分辨率，然后进入“线补”功能；
3)在笔记本电脑上运行分段线性补偿程序的接收功能，选择存储数据的文件；
4)将光栅尺移到负向的尽头，然后向正方向移动，在检测到第一个参考点的时候停止，将激光测量仪和ARM主控板模块同时清零，再向正方向移动，走到预定的距离时停止，将激光测量仪和ARM主控板模块两组测量数据同时送到笔记本电脑，笔记本电脑将数据锁存写入文件，以此类推，每走一段停止，送数据值到笔记本电脑；
5)走到尺的正向最大距离后，将存储的数据文件按行的顺序读取，将两组值分别存入激光值数组和数显值数组，供测量过程调用；
在测量时，先计算光栅尺测量模块采集的数据对应参数表中的哪一段，再根据该段的线性补偿系数对所测得的数据进行实时补偿，其具体步骤如下：
1)开机后ARM自动导入系统参数；
2)测量过程中采集光栅尺原始脉冲，将它通过RS232接口传给ARM主控板模块，ARM主控板模块将脉冲数与分辨率相乘得到原始距离；
3)如果此轴需要进行分段线性补偿，则在分段线性补偿参数里找到此原始距离对应的区间，计算此区间的线性补偿系数，根据线性补偿公式计算出标准数值；
4)将标准数值通过ARM主芯片的液晶接口送到液晶显示器进行显示，或根据加工功能用于计算。
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