[發明專利]一種機床三軸五自由度測頭數據同步采集系統及采集方法

在審

• 申請號: 202010636933.5
• 申請日: 2020-07-03
• 公開（公告）號: CN111857043A
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 段發階;劉文正;傅驍;張聰;余珍鑫
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G05B19/401
• 分類號: G05B19/401;G08C19/00;G08C23/00;G08C23/04;H04L29/08
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 劉子文

1.一種機床三軸五自由度測頭數據同步采集系統，機床三軸五自由度測頭分為X軸測頭、Y軸測頭和Z軸測頭，三個測頭的軸向測量原理相同，X軸測頭、Y軸測頭和Z軸測頭均由激光發射端和激光接收端組成，其特征在于，數據同步采集系統包括供電及控制機箱、上位機和數控系統，激光發射端和激光接收端均與供電及控制機箱通過屏蔽雙絞線相連接，供電及控制機箱與上位機通過串口線相連接，上位機與數控系統通過傳輸線連接；

所述激光接收端的電路部分包括三條支路，第一條支路由依次相連的1#四象限探測器、1#跨阻放大器、1#低通濾波器、1#A/D轉換器、1#單片機和4#單片機組成；第二條支路由依次相連的2#四象限探測器、2#跨阻放大器、2#低通濾波器、2#A/D轉換器、2#單片機和4#單片機組成；第三條支路由依次相連的1#位置敏感探測器、3#跨阻放大器、3#低通濾波器、3#A/D轉換器、3#單片機和4#單片機組成；

所述激光發射端的電路部分包括兩條支路，第一條支路由依次相連的2#位置敏感探測器、4#跨阻放大器、4#低通濾波器、4#A/D轉換器、5#單片機和7#單片機組成；第二條支路由依次相連的3#位置敏感探測器、5#跨阻放大器、5#低通濾波器、5#A/D轉換器、6#單片機和7#單片機組成。

2.根據權利要求1所述一種機床三軸五自由度測頭數據同步采集系統，其特征在于，所述供電及控制機箱內設有8#單片機。

3.一種機床三軸五自由度測頭數據同步采集方法，基于權利要求1所述數據同步采集系統，其特征在于，包括以下步驟：

(1)當機床三軸五自由度測頭工作時，各四象限探測器和各位置敏感探測器采集機床的誤差信號并將其轉換成電流信號；

(2)各跨阻放大器將采集到的電流信號轉換為電壓信號。

(3)各低通濾波器對跨阻放大器采集到的電壓信號進行濾波處理，防止信號混疊；

(4)各A/D轉換器采集跨阻放大器輸出的電壓信號，并轉化為相應的數字信號；

(5)1#單片機、2#單片機、3#單片機、5#單片機、6#單片機采集A/D轉換器輸出的數字信號并進行數字濾波處理；

(6)4#單片機收到供電及控制機箱發送的同步采集信號后，采集1#單片機、2#單片機、3#單片機輸出的信號；7#單片機收到供電及控制機箱發送的同步采集信號后，開始采集5#單片機、6#單片機輸出的信號；

(7)上位機采集4#單片機、7#單片機輸出的信號，通過計算得到機床三軸五自由度誤差信息，并控制數控系統通過原點補償法補償機床三軸五自由度誤差。