[發明專利]程序化自動測量與手動測量混合的機床及其在線測量方法

有效

• 申請號: 201110131129.2
• 申請日: 2011-05-18
• 公開（公告）號: CN102789198A
• 公開（公告）日: 2012-11-21
• 發明（設計）人: 陳虎;董大鵬;王大偉;湯洪濤;白彥慶;王聲文;耿文劍;林猛;劉沛;劉慶宏;于德海
• 申請（專利權）人: 大連光洋科技工程有限公司
• 主分類號: G05B19/401
• 分類號: G05B19/401
• 代理公司: 大連智慧專利事務所 21215
• 代理人: 周志艦

技術領域

本發明涉及一種數控機床，更具體地說，涉及精密加工中實現混合測量的數控機床。

背景技術

在數控機床上安裝在線測量系統，對工件及刀具在加工過程中和結束后對有嚴格要求的尺寸進行檢測，測量系統會自動完成尺寸檢測，修正刀具，建立坐標系等工作，這就是數控機床的在線測量系統。在數控機床上的測量可以避免被測零件在數控機床和測量機間反復拆卸、裝卡，定位安裝基準不一致，切削應力釋放等原因造成的測量誤差。

現有技術的數控機床上的測量系統，如圖1所示由以下幾部分構成：

測頭包括工件測頭和刀具測頭，是高重復精度位置開關。測頭通常采用機械觸點與光電開關結合，將機械觸碰信號轉化為電信號，即形成測頭觸發信號。測頭觸發信號通常接入數控系統的快速I/O，從而保證數控系統能夠通過周期性地檢測，得到測頭被觸發的信息。對于不指定測頭專用I/O點的數控系統而言，測頭信號需要通過PLC系統編程轉換為對特定機械結構運動坐標反饋的鎖存控制信號。

通常測量動作是令機械結構按特定方向運動，直到測頭觸發信號被感知，即停止運動。測量動作指令通常是由測量系統軟件發出的，測量動作指令可以是用戶可編程，或來自用戶手動操作，也可以是固化于系統中的。測量動作指令通常會送到數控系統插補器中實現對伺服系統的控制，由伺服系統帶動機械傳動機構執行測量動作。

目前，公知的數控系統的自動測量方式采用G代碼(例如Fanuc的G31測量指令)描述測量測量運動軌跡；數控系統或PLC系統在執行該代碼的時候查詢測頭信號情況；系統發現測頭信號到位后將當前坐標保存到可供用戶程序訪問的宏變量中；用戶測量程序可以應用宏語言提供的運算符，對包括保存測頭觸發位置坐標的宏變量進行運算，得到被測幾何特征尺寸。上述測量過程中，測量動作的行程是程序既定的，難于在測量過程中調整，僅能實現針對特定零件的測量，不能適應相似幾何特征的工件族的測量，甚至不能適應工件姿態的變化，存在較大的工藝局限性。

目前，公知的數控系統的手動測量方式下，僅能向用戶提示被測點的坐標，無法進行程序化的計算，尚需人工記錄坐標點，人工計算相關的幾何特征尺寸，為實際加工帶來許多不便。

綜上所述，現有技術的數控系統自動測量和手動測量都存在較大的工藝局限性。

發明內容

本發明為了克服現有數控裝置自動測量與手動測量的缺陷，拓展數控機床在線測量系統的工藝能力，提出一種程序化自動測量與手動測量混合的數控機床在線測量方法。該方法利用自動測量的執行流程，在測量動作服務器的支持下實現手動測量動作與自動測量流程的同步；既發揮了自動測量的可編程運算的能力，又兼顧了手動點位測量的靈活性，從而拓展了數控機床在線測量的工藝能力。

為了達到上述目的，本發明提供了一種程序化自動測量與手動測量混合的機床，包括數控加工程序操作器、人機交互單元、程序代碼解析器，設有測量運動服務器的插補器；其中，

所述數控加工程序操作器，用于加載測量程序或包含測量工序的自動加工程序，送所述程序代碼解析器解析；

所述人機交互單元，用于接收操作者要求手動測量操作的指令或參數，送所述插補器；

所述程序代碼解析器，用于解析測量程序或包含測量工序的自動加工程序；具體說，解析執行用戶自動加工程序中的宏指令，包括表達式計算、循環、調轉、邏輯判斷或系統參數或宏變量的讀寫操作；尤其對測量程序或包含測量工序的自動加工程序中的測量指令進行解析，并調用所述插補器中的測量運動服務器；同時利用解析執行用戶自動加工程序中的宏指令的能力進行被測幾何特征的計算；此外，所述程序代碼解析器還用于鎖定運行的狀態，在處理到自動測量指令和手動測量指令時進入鎖定狀態，等待所述插補器中處理自動測量或手動測量運動服務請求的測量運動服務器執行測量動作完畢后，由所述插補器解除對程序代碼解析器的鎖定狀態，所述程序代碼解析器將繼續運行；

所述插補器，用于執行自所述程序代碼解析器和所述人機交互單元的程序或指令，包括直線、圓弧或其他常規幾何軌跡運動服務請求程序或指令；此外，所述插補器中的測量運動服務器，用于處理來自于所述程序代碼解析器或所述人機交互單元發出的測量運動請求，包括依據測量運動請求所示的運動方向進行直線插補數據計算和輸出，監測測頭觸發信號；當發現測頭觸發信號，進行運動請求所示的運動方向的減速插補，運動停止后解除所述程序代碼解析器的運行鎖定，另其繼續運行；

此外，機床還包括：