[發(fā)明專利]用于標定機床的結(jié)構性參數(shù)的方法、裝置及機床控制系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2020-11-27
• 公開（公告）號: CN112621378B
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發(fā)明（設計）人: 謝淼;徐力宇;羅一堯
• 申請（專利權）人: 上海柏楚電子科技股份有限公司
• 主分類號: B23Q15/00
• 分類號: B23Q15/00;B23Q17/24
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 侯穎媖;張鑫

本發(fā)明涉及用于標定機床的結(jié)構性參數(shù)的方法、裝置及機床控制系統(tǒng)，還涉及用于在機床的結(jié)構性參數(shù)的標定中獲取光斑偏差的方法。所述用于標定機床的結(jié)構性參數(shù)的方法包括：利用上述光斑偏差采樣法來獲取光束的光斑偏差，并基于該光斑偏差和誤差閾值相關量來確定是否需要對機床的結(jié)構性參數(shù)進行重新標定；如果不需要進行重新標定，則直接將機床結(jié)構性參數(shù)的預設值確定為標定值；如果需要進行重新標定，則至少基于結(jié)構性參數(shù)的預設改變量和相應的光斑偏差來同時得到所有結(jié)構性參數(shù)的標定值或分步得到各個結(jié)構性參數(shù)的標定值。

技術領域

本發(fā)明涉及機床領域，更具體地涉及用于標定機床的結(jié)構性參數(shù)的方法和裝置以及相應的機床控制系統(tǒng)。

背景技術

機床加工在現(xiàn)代機械制造中起到舉足輕重的作用，但凡屬于精度要求較高和表面粗糙度要求較細的零件，一般都需要在機床上進行最終加工。機床的種類很多，但不管是哪一種機床，其結(jié)構性參數(shù)(比如，各旋轉(zhuǎn)軸的長度、安裝垂直度等)的準確性都最終會影響實際加工精度。

實際機床在依據(jù)其設計圖紙進行安裝的過程中，由于公差和安裝誤差的存在，其實際結(jié)構性參數(shù)無可避免地會與其最初設計的結(jié)構性參數(shù)存在偏差。同樣，安裝完成后，在實際使用過程中，機床加工所產(chǎn)生的震動也不可避免地會影響到該機床的結(jié)構性參數(shù)，特別在長時間工作之后，結(jié)構性參數(shù)可能就會發(fā)生細微變化。如果機床的實際結(jié)構性參數(shù)已經(jīng)有了變化，即，與預設的結(jié)構性參數(shù)有了偏差，那么仍然按照預設值進行的加工可能將會發(fā)生加工軌跡變形。因此，需要在機床的安裝時和使用壽命中多次對該機床的實際結(jié)構性參數(shù)進行精確標定，這樣才能按照標定后的結(jié)構性參數(shù)及時調(diào)整機床加工方案。

現(xiàn)有對機床的結(jié)構性參數(shù)進行標定的方法有采用球桿儀的數(shù)控系統(tǒng)和利用激光干涉儀或千分表進行標定的方法。然而，采用球桿儀的數(shù)控系統(tǒng)，儀器成本高，同時操作人員需要熟悉相關的編程以及球桿儀的使用，而且這種方法僅適用于帶硬件刀具的機床，有一定的局限性。采用激光干涉儀進行標定，雖然測量精度高，但設備成本又過于昂貴，操作也極為繁瑣復雜。使用千分表進行標定，又需要大量人力介入，費時費力。還有利用CCD(電荷耦合器件)相機進行激光檢測的標定方法，但該方法要求機床具有極高的安裝垂直度，然而在機床的實際安裝過程中，保證安裝垂直度的成本極高，而且垂直度本身也與其它結(jié)構性參數(shù)一樣會由于加工所帶來的震動而與預設值發(fā)生偏差。此外，上述利用CCD相機進行激光檢測的標定方法需要安裝旋轉(zhuǎn)臺，結(jié)構復雜。而且，現(xiàn)有的大部分標定方法只能校正與長度相關的結(jié)構性參數(shù)，但機床的結(jié)構性參數(shù)還包括與旋轉(zhuǎn)角度相關的參數(shù)(比如，上面提到的垂直度)，因此這樣的標定方法并不能真正實現(xiàn)精確的標定。

因此，亟需一種新的技術能快速、方便且低成本地實現(xiàn)對機床結(jié)構性參數(shù)的自動標定。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明就旨在克服現(xiàn)有技術中的上述和/或其它問題。通過本發(fā)明所提供的用于標定機床的結(jié)構性參數(shù)的方法、裝置和機床控制系統(tǒng)，只需要簡單安裝的設備用于記錄光斑位置，就可以完成對機床結(jié)構性參數(shù)的全自動標定。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種用于在機床的結(jié)構性參數(shù)的標定中獲取光斑偏差的方法，包括如下步驟：記錄從機床的光束發(fā)射裝置出射的光束的光斑位置作為光斑初始位置P₀；在使所述機床定點擺動的指令下記錄所述光束的n個光斑偏移位置P₁～P_n，n為自然數(shù)；以及分別計算所述n個光斑偏移位置P₁～P_n與所述光斑初始位置P₀之間的差以得到一組光斑偏差。