[發明專利]一種設備上角度自動測量方法

在審

• 申請號: 202111340509.7
• 申請日: 2021-11-12
• 公開（公告）號: CN114083351A
• 公開（公告）日: 2022-02-25
• 發明（設計）人: 郭春艷;栗生銳;俸躍偉;劉培科;劉德生
• 申請（專利權）人: 中國航發沈陽黎明航空發動機有限責任公司
• 主分類號: B23Q17/22
• 分類號: B23Q17/22;B23Q17/24
• 代理公司: 沈陽晨創科技專利代理有限責任公司 21001
• 代理人: 張晨

1.一種設備上角度自動測量方法，其特征在于：所述的設備上角度自動測量方法，分析數控機床結構，零件加工工藝，針對角度測量特征要素，分析測量方式，確定移動軸，數據提取軸，從而確立特征測量方案；根據角度特征測量方案，建立特征測量模型，對特征進行分類，針對不同特征，編制模塊化特征測量程序；針對不同的零件特征，只需要簡單修改參數就可以實現不同特征測量程序的快速切換；采用數控加工中心的紅外線或藍牙測頭最基礎的信號編程方式，以便程序可以適應不同廠家的設備，對零件特征角度進行在線測量，測量數據自動傳遞到設定的機床參數中保存；為避免與其它系統參數沖突，該系統參數應為自定義參數；為統一標準，并滿足后續自動化生產線布局需要，目前所有已推廣設備均采用由本人名字的漢語拼音第一個字母連在一起作為開頭，結合常用參數R形成自定義參數，方便記憶；根據特征測量程序，進行數據測量采集周期的全過程防錯體系建立，確保測量循環準確無誤并保證移動過程安全，在任何情況下都不會發生軌跡偏差和異常移動，確保零件安全；對測量有影響的操作動作做防錯判斷，對每一個測量數據進行防錯判斷，對位置數據做防錯判斷，設立自定義報警號，編寫報警號說明書，以便通過報警號快速找到報警位置，查找報警原因，消除報警；如果是A軸或B軸機床零點角度測量出現報警，操作員通過查看確認報警數據，然后把數據匯報給設備維保人員，提出機床精度檢測和維修請求，由維保人員進行精度檢測和恢復，促進設備自主管理與保障制度的逐步完善；根據角度特征測量程序，設立測量數據輸出接口，為未來三坐標測量與設備自動測量網絡化數據交換預留接入參數。

2.根據權利要求1所述的設備上角度自動測量方法，其特征在于：分析數控機床結構，零件加工工藝，針對角度測量特征要素，分析測量方式，確定移動軸，數據提取軸，從而確立特征測量方案；

根據機床結構，五坐標加工中心有兩種布局方式，一種是一擺頭一擺臺，一種是雙擺臺，雙擺臺的A、B軸精度校準可以用數控加工中心的紅外線或藍牙測頭對工作臺A軸工作臺平面、B軸找正帶進行測量校正，但對于一擺頭一擺臺的五坐標加工中心就比較特殊，這里擺頭精度的測量是利用機內對刀激光對芯棒200mm長兩點中心位置進行測量，測出偏差，利用三角函數計算出A軸的擺角偏差；對于零件角度特征的直接測量，根據零件結構將最常見的內孔、槽等內部角度特征，凸臺、筋、管子等外部角度特征，以及平面、斜面等角度特征三種情況列為角度特征測量模塊，擺臺五軸加工中心A軸和B軸的測量其原理還是平面的測量校準，因此本專利共包含四個特征測量模塊；

根據角度特征測量方案，建立特征測量模型，對特征進行分類，針對不同特征，編制模塊化特征測量程序；針對不同的零件特征，只需要簡單修改參數就可以實現不同特征測量程序的快速切換；采用數控加工中心的紅外線或藍牙測頭最基礎的信號編程方式，以便程序可以適應不同廠家的設備，對零件特征角度進行在線測量，測量數據自動傳遞到設定的機床參數中保存；為避免與其它系統參數沖突，該系統參數應為自定義參數；

A軸精度快速校準模塊；在主軸安裝可自動換刀300mm芯棒，利用機內對刀裝置，用激光在SPOS＝0、SPOS＝180位置分別測出1、2兩點中心和3、4兩點中心，測量出兩點中心偏差ΔY，利用公式θ＝arctan(ΔY/200)自動計算出A軸角度偏差，編制自動測量補償程序，自動補償到機床坐標系，實現A軸坐標系的快速校準；程序占用自定義參數LSR_R[100]、LSR_R[101]、LSR_R[102]、LSR_R[103]、LSR_R[104]、LSR_R[105]、LSR_R[106].自動補償到$P_UIFR[1,A,FI]當中；

內孔、槽等內部角度特征測量；利用工件在線測量系統，測頭移動路線為移動到孔、槽內，正向轉B或A軸，當測頭觸發時停止，自動記錄當前角度值，然后負向轉B或A軸，當測頭觸發時停止，自動記錄當前角度值，即為內孔、槽等中心角度；實現零件內孔、槽等內部角度的自動測量；凸臺、筋、管子等外部角度特征測量；利用工件在線測量系統，測頭移動路線為移動到凸臺、筋、管子的負向一側，正向轉B或A軸，當測頭觸發時停止，自動記錄當前角度值,抬起測頭，移動路線為移動到凸臺、筋、管子的正向一側，然后負向轉B或A軸，當測頭觸發時停止，自動記錄當前角度值，即為凸臺、筋、管子等中心角度；實現零件凸臺、筋、管子等外部角度特征的自動測量；

平面、斜面等角度特征測量；利用工件在線測量系統，選取平面或斜面上固定長度的兩點作為測量點，利用公式θ＝arctan(ΔZ/L)進行角度自動計算，轉角補償后再進行誤差測量，當誤差不大于0.005mm后測量結束，實現零件平面、斜面等角度特征的自動精準測量；根據特征測量程序，進行數據測量采集周期的全過程防錯體系建立，確保測量循環準確無誤并保證移動過程安全，在任何情況下都不會發生軌跡偏差和異常移動，確保零件安全；對測量有影響的操作動作做防錯判斷，對每一個測量數據進行防錯判斷，對位置數據做防錯判斷，設立自定義報警號，編寫報警號說明書，以便通過報警號快速找到報警位置，查找報警原因，消除報警；報警號與自定義參數相一致，便于查找和記憶；

根據角度特征測量程序，設立測量數據輸出接口，為未來三坐標測量與設備自動測量網絡化數據交換預留接入參數，為航空發動機零件自動化、智能化制造，數字化生產線建設打下堅實基礎；

測量效果顯示，測量值精確無誤，波動范圍不大于0.0005度，并通過測量補償實現了A、B機床精度的有效控制保證了零件加工質量。