[發明專利]一種基于激光干涉原理的機床快速補償系統及其補償方法

在審

• 申請號: 202210079627.5
• 申請日: 2022-01-24
• 公開（公告）號: CN114442556A
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發明（設計）人: 陳虎;郝天陽;孫宏亮;馮兆冰;侯岳;金孝忠;劉乃博;薛洪新;王子銘;吳淇
• 申請（專利權）人: 科德數控股份有限公司
• 主分類號: G05B19/404
• 分類號: G05B19/404
• 代理公司: 大連至誠專利代理事務所(特殊普通合伙) 21242
• 代理人: 張海燕;杜廣虎

1.一種基于激光干涉原理的機床快速補償系統，其特征在于，包括：觸發采集模塊、激光干涉測量模塊、數據分析及補償模塊和通信模塊；

所述觸發采集模塊連接機床編碼器、數控系統和激光干涉測量模塊；所述觸發采集模塊接收數控系統發出的觸發采集指令將機床編碼器位置值轉化為脈沖值并傳遞給激光干涉測量模塊，同時所述觸發采集模塊調取數控系統中機床各軸參數信息和補償點信息，生成機床運行代碼和測量準備信號；

所述激光干涉測量模塊包括激光頭、環境傳感器、溫度傳感器、光路轉向裝置、線性干涉鏡和線性反射鏡；

所述激光頭、所述線性干涉鏡及所述光路轉向裝置置于數控機床的各軸的行程末端，激光頭接收所述測量準備信號和脈沖值進行激光發射，激光經過線性干涉鏡通過光路轉向裝置將激光分別轉向機床X、Y、Z軸，與線性反射鏡配合，獲得機床X、Y、Z軸的誤差數據，環境傳感器采集空氣溫度值、濕度值及大氣壓力值，并將空氣溫度值、濕度值及大氣壓力值傳輸到激光頭中獲得環境數據，溫度傳感器采集機床X、Y、Z軸的材料溫度值，并將材料溫度值傳輸至激光頭中獲得膨脹補償值；

所述數據分析及補償模塊采集誤差數據、環境數據和膨脹補償值進行分析處理得到精度參數和補償參數，所述精度參數用于對數控系統進行精度分析，所述補償參數用于機床進行數據補償；

所述通信模塊連接數控系統及數據分析及補償模塊，通信模塊讀取數控系統中預設的補償設置并將數據分析及補償模塊生成的補償參數和精度參數傳送到數控系統中。

2.如權利要求所述的一種基于激光干涉原理的機床快速補償系統，其特征在于：所述機床各軸參數信息包括機床的X、Y、Z軸的行程參數、機床軟限位位置和機床倍率。

3.一種利用如權利要求2所述的基于激光干涉原理的機床快速補償系統的補償方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、數控系統讀取機床信息，設置觸發采集指令，觸發采集模塊接收觸發采集指令生成機床運行代碼和測量準備信號；

步驟2、激光干涉測量模塊接收測量準備信號進行測量，調節線性干涉鏡和光路轉向裝置進行軸機械精度測量，得到機床X、Y、Z軸的誤差數據，同時獲得環境數據和膨脹補償值；

步驟3、數據分析及補償模塊采集誤差數據、環境數據和膨脹補償值進行分析處理得到第一精度參數和第一補償參數；

步驟4、數控系統接收第一精度參數和第一補償參數用于精度分析和數據補償。

4.如權利要求3所述的一種基于激光干涉原理的機床快速補償系統的補償方法，其特征在于，所述步驟1具體為：

步驟1.1、數控系統讀取機床信息，設置觸發采集指令；

步驟1.2、觸發采集模塊接收觸發采集指令調取數控系統中機床各軸參數信息和預設的補償點信息，根據機床各軸參數信息和補償點信息的數據間隔、數據起始點獲得機床運行代碼和測量準備信號；

步驟1.3、機床運行代碼輸入到數控系統中等待運行，同時調取線性反射鏡；

步驟1.4、運行機床運行代碼，激光干涉檢測模塊接收測量準備信號；

步驟1.5、觸發采集模塊采集機床編碼器位置值，并轉化為脈沖值并傳遞給激光干涉測量模塊。

5.如權利要求4所述的一種基于激光干涉原理的機床快速補償系統的補償方法，其特征在于，所述步驟2具體為：

步驟2.1、調節光路轉向裝置和線性反射鏡光路，進行軸機械精度測量；

步驟2.2、根據測量軸的類型、機床的類型和型號調整光路轉向裝置將激光轉向測量軸，進行光束調整；

步驟2.3、激光干涉檢測模塊根據測量準備信號與脈沖值進行檢測得到誤差數據、環境數據和膨脹補償值；

步驟2.4、存儲誤差數據、環境數據和膨脹補償值，等待數據分析及補償模塊進行分析。

6.如權利要求5所述的一種基于激光干涉原理的機床快速補償系統的補償方法，其特征在于：所述步驟3中數據分析及補償模塊采集誤差數據、環境數據和膨脹補償值，并與預設的參數標準進行分析和對比，得到第一精度參數和第一補償參數。