一种提高加工中心精度补偿方法、系统及存储介质与流程

1.本发明涉及发动机制造技术领域，特别涉及一种提高加工中心精度补偿方法、系统及存储介质。


背景技术：

2.目前，行业内料车输送及定位装置主要如下方案：
3.1、通过温度传感器、激光测头、冷却控制器采集主轴热变形数据，热变形关联数据主要包括多种机械结构温度、转速等；
4.2、采用matlab高维曲线拟合热误差公式对主轴补偿；
5.此类方案存在以下缺陷：
6.1、集传感器信号较多，故障率较高；
7.2、没有针对夹具装置本身的变形进行探测；
8.3、公式算法较复杂，运算效率低；
9.4、通用性低，需要对单台设备进行定制化开发。


技术实现要素：

10.本发明的主要目的在于提出一种提高加工中心精度补偿方法、系统及存储介质，旨在减少传感器的数量，降低维护成本以及备件成本，减少传感器的无感应导致温度变形补偿的偏差，提高设备的稳定性和开动率。
11.为实现上述目的，本发明提供了一种提高加工中心精度补偿方法，所述方法应用于提高加工中心精度补偿系统，所述提高加工中心精度补偿系统包括安装于加工中心a/b轴上的夹具、无线电测头和接收器，所述夹具从外至内依次设置有第一标定孔和第二标定孔，所述方法包括以下步骤：
12.在所述无线电测头接收到所述控制器发送的循环测量指令时，依次对所述第一标定孔和第二标定孔进行测量，获取所述第一标定孔和第二标定孔的中心位置信息；
13.根据所述第一标定孔和第二标定孔的中心位置信息计算出所述夹具的变形情况；
14.根据所述夹具的变形情况对a/b轴方向进行工件坐标系补偿。
15.本发明进一步地技术方案是，所述依次测量所述第一标定孔和第二标定孔，获取所述第一标定孔和第二标定孔的中心位置信息的步骤之前包括：
16.读取加工中心上一次关闭设备时间；
17.判断加工中心上一次关闭设备时间与当前时间间隔是否大于60分钟；
18.若是，则进入冷循环启动，每加工一个工件均调用所述无线电测头进行测量标定环。
19.本发明进一步地技术方案是，所述进入冷循环启动，每加工一个工件均调用所述无线电测头进行测量标定环的步骤之后还包括：
20.判断测量循环是否大于五件；
21.若是，则返回执行所述判断加工中心上一次关闭设备时间与当前时间间隔是否大于60分钟的步骤；
22.若不是，则返回执行所述进入冷循环启动，每加工一个工件均调用一次所述无线电测头进行测量标定环的步骤。
23.本发明进一步地技术方案是，所述判断加工中心上一次关闭设备时间与当前时间间隔是否大于60分钟的步骤之后还包括：
24.若否，则判断加工中心上一次关闭设备时间与当前时间间隔是否大于20分钟；
25.若不是，则进入常规循环，每加工十个工件调用一次所述无线电测头进行测量标定环。
26.若是，则进入半冷启动循环，每加工四个工件调用一次所述无线电测头进行测量标定环；
27.本发明进一步地技术方案是，所述进入半冷启动循环，每加工四个工件调用一次所述无线电测头进行测量标定环的步骤之后还包括：
28.判断测量循环是否大于五件；
29.若是，则返回执行所述判断加工中心上一次关闭设备时间与当前时间间隔是否大于20分钟的步骤；
30.若否，则返回执行所述进入半冷启动循环，每加工四个工件调用一次所述无线电测头进行测量标定环的步骤。
31.本发明进一步地技术方案是，所述第一标定孔和第二标定孔内分别设置有上下左右四个点，所述依次测量所述第一标定孔和第二标定孔，获取所述第一标定孔和第二标定孔的中心位置信息的步骤包括：
32.在与水平方向x轴成45
°
测量所述第一标定孔内的第一点，记录运动行程从中心点到第一点的距离为l1，计算得出第一点的位置信息(x1，y1)，其中，x1＝cos45
°
*l1，y1＝sin45
°
*l1；
33.在与水平方向x轴成135
°
测量所述第一标定孔内的第二点，记录运动行程从中心点到第二点的距离为l2，计算得出第二点的位置信息(x2，y2)，其中，x2＝cos45
°
*l2，y2＝sin45
°
*l2；
34.在与水平方向x轴成225
°
测量所述第一标定孔内的第三点，记录运动行程从中心点到第三点的距离为l3，计算得出第一点的位置信息(x3，y3)，其中，x3＝cos45
°
*l3，y1＝sin45
°
*l3；
35.在与水平方向x轴成315
°
测量所述第一标定孔内的第四点，记录运动行程从中心点到第四点的距离为l4，计算得出第一点的位置信息(x4，y4)，其中，x4＝cos45
°
*l4，y4＝sin45
°
*l4；
36.计算出所述第一标定孔所在的第一截面的圆心位置信息(
△
x1，
△
y1)，其中，
△
x1＝(x1+x3)/2+(x2+x4)/2，
△
y1＝(y1+y3)/2+(y2+y4)/2；
37.同理计算出所述第二标定孔所在第第二截面的圆心位置信息(
△
x2，
△
y2)，其中，
△
x2＝(x5+x7)/2+(x6+x8)/2，
△
y1＝(y5+y7)/2+(y6+y8)/2。
38.本发明进一步地技术方案是，所述根据所述第一标定孔和第二标定孔的中心位置信息计算出所述夹具的变形情况的步骤包括：
39.根据所述
△
x1、
△
y1、
△
x2、
△
y2计算出a轴和b轴的偏移量，其中，tan b＝(
△
x1
‑△
x2)/3，b＝arctan((
△
x1
‑△
x2)/3)，tan a＝(
△
y1
‑△
y2)/3，a＝arctan((
△
y1
‑△
y2)/3)。
40.本发明进一步地技术方案是，所述根据所述夹具的变形情况对a/b轴方向进行工件坐标系补偿的步骤包括：
41.将所述a轴的偏移量和b轴的偏移量补偿到工件坐标系中。
42.为实现上述目的，本发明还提出一种提高加工中心精度补偿系统，所述提高加工中心精度补偿系统包括安装于加工中心a/b轴上的夹具、无线电测头和接收器，所述夹具从外至内依次设置有第一标定孔和第二标定孔，所述系统还包括存储器、处理器以及存储在所述处理器上的提高加工中心精度补偿程序，所述提高加工中心精度补偿程序被所述处理器运行时执行如上实施例所述的方法的步骤。
43.为实现上述目的，本发明还提出一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有提高加工中心精度补偿程序，所述提高加工中心精度补偿程序被处理器运行时执行如上实施例所述的方法的步骤。
44.本发明提高加工中心精度补偿方法、系统及存储介质的有益效果是：
45.1、减少了传感器的数量，降低了维护成本，以及备件成本；
46.2、减少了传感器的无感应导致温度变形补偿的偏差；
47.3、提高了设备的稳定性和开动率。
附图说明
48.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
49.图1是夹具的结构示意图；
50.图2是提高加工中心精度补偿系统的结构示意图；
51.图3是本发明提高加工中心精度补偿方法较佳实施例的流程示意图；
52.图4是补偿逻辑示意图。
53.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
54.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
55.本发明提出一种提高加工中心精度补偿方法，该方法应用于如图1和图2所示的提高加工中心精度补偿系统，该提高加工中心精度补偿系统包括安装于加工中心a/b轴上的夹具1、无线电测头2和接收器3，夹具1从外至内依次设置有第一标定孔4和第二标定孔(图中未示出)。
56.相对于现有技术，本发明不使用温度传感器、激光测头和冷却控制器，而是改为使用无线电传输信号测头，可减少传感器数量降低故障率，降低维护成本和备件成本，并且只探测夹具1机械位置的变化进行补偿，运算公式简单，运行速度快，本发明通用性强，只需在现有装置上配备标定孔即可实现。
57.如图3所示，本发明提高加工中心精度补偿方法较佳实施例包括以下步骤：
58.步骤s10，在无线电测头接收到控制器发送的循环测量指令时，依次对第一标定孔和第二标定孔进行测量，获取第一标定孔和第二标定孔的中心位置信息。
59.步骤s20，根据第一标定孔和第二标定孔的中心位置信息计算出夹具的变形情况。
60.步骤s30，根据夹具的变形情况对a/b轴方向进行工件坐标系补偿。
61.具体地，如图4所示，本实施例中，依次测量第一标定孔和第二标定孔，获取第一标定孔和第二标定孔的中心位置信息的步骤之前包括：
62.读取加工中心上一次关闭设备时间。
63.判断加工中心上一次关闭设备时间与当前时间间隔是否大于60分钟；
64.若是，则进入冷循环启动，每加工一个工件均调用无线电测头进行测量标定环。
65.进入冷循环启动，每加工一个工件均调用无线电测头进行测量标定环的步骤之后还包括：
66.判断测量循环是否大于五件；
67.若是，则返回执行判断加工中心上一次关闭设备时间与当前时间间隔是否大于60分钟的步骤；
68.若不是，则返回执行进入冷循环启动，每加工一个工件均调用一次无线电测头进行测量标定环的步骤。
69.本实施例中，判断加工中心上一次关闭设备时间与当前时间间隔是否大于60分钟的步骤之后还包括：
70.若否，则判断加工中心上一次关闭设备时间与当前时间间隔是否大于20分钟；
71.若不是，则进入常规循环，每加工十个工件调用一次无线电测头进行测量标定环。
72.若是，则进入半冷启动循环，每加工四个工件调用一次无线电测头进行测量标定环；
73.本实施例中，进入半冷启动循环，每加工四个工件调用一次无线电测头进行测量标定环的步骤之后还包括：
74.判断测量循环是否大于五件；
75.若是，则返回执行判断加工中心上一次关闭设备时间与当前时间间隔是否大于20分钟的步骤；
76.若否，则返回执行进入半冷启动循环，每加工四个工件调用一次无线电测头进行测量标定环的步骤。
77.本实施例中，第一标定孔和第二标定孔内分别设置有上下左右四个点，依次测量第一标定孔和第二标定孔，获取第一标定孔和第二标定孔的中心位置信息的步骤包括：
78.在与水平方向x轴成45
°
测量第一标定孔内的第一点，记录运动行程从中心点到第一点的距离为l1，计算得出第一点的位置信息(x1，y1)，其中，x1＝cos45
°
*l1，y1＝sin45
°
*l1；
79.在与水平方向x轴成135
°
测量第一标定孔内的第二点，记录运动行程从中心点到第二点的距离为l2，计算得出第二点的位置信息(x2，y2)，其中，x2＝cos45
°
*l2，y2＝sin45
°
*l2；
80.在与水平方向x轴成225
°
测量第一标定孔内的第三点，记录运动行程从中心点到第三点的距离为l3，计算得出第一点的位置信息(x3，y3)，其中，x3＝cos45
°
*l3，y1＝sin45
°
*l3；
81.在与水平方向x轴成315
°
测量第一标定孔内的第四点，记录运动行程从中心点到第四点的距离为l4，计算得出第一点的位置信息(x4，y4)，其中，x4＝cos45
°
*l4，y4＝sin45
°
*l4；
82.计算出第一标定孔所在的第一截面的圆心位置信息(
△
x1，
△
y1)，其中，
△
x1＝(x1+x3)/2+(x2+x4)/2，
△
y1＝(y1+y3)/2+(y2+y4)/2；
83.同理计算出第二标定孔所在第第二截面的圆心位置信息(
△
x2，
△
y2)，其中，
△
x2＝(x5+x7)/2+(x6+x8)/2，
△
y1＝(y5+y7)/2+(y6+y8)/2。
84.根据第一标定孔和第二标定孔的中心位置信息计算出夹具的变形情况的步骤包括：
85.根据
△
x1、
△
y1、
△
x2、
△
y2计算出a轴和b轴的偏移量，其中，tan b＝(
△
x1
‑△
x2)/3，b＝arctan((
△
x1
‑△
x2)/3)，tan a＝(
△
y1
‑△
y2)/3，a＝arctan((
△
y1
‑△
y2)/3)。
86.根据夹具的变形情况对a/b轴方向进行工件坐标系补偿的步骤包括：
87.将a轴的偏移量和b轴的偏移量补偿到工件坐标系中。
88.以下对本发明提高加工中心精度补偿方法进行进一步的详细阐述。
89.本发明中，夹具安装在加工中心的a/b轴上方，并且开有第一标定孔和第二标定孔，根据热机时间分成冷启动、半冷启动和正常循环三种情况。冷启动停机时间超过60分钟，则前五个加工循环都进行测头探测，半启动为停机时间为20-60分钟之间，每4个循环进行一次测头探测，进行10次探测，然后进行正常探测循环，每间隔10个循环后进行一次探测。
90.无线电测头接收到循环测量指令后，则进入第一标定孔进行测量，主要为上下左右四个点进行接触，接触后记录为当前测头坐标位置，然后往垂直方向移动3mm至第二标定孔，再进行测量及坐标位置记录，由此8个坐标位置可以计算出2个标定孔的中心位置，通过这两个中心位置计算出当前夹具系统的变形情况，可以对x/y/a或b方向进行工件坐标系补偿，保证加工出来的孔或者面的位置度稳定性，值得提出的是，本发明设置了单次调整量需要小于0.02mm如果大于该值可自动进入重新探测和计算程序。
91.本发明提高加工中心精度补偿方法的有益效果是：
92.1、减少了传感器的数量，降低了维护成本，以及备件成本；
93.2、减少了传感器的无感应导致温度变形补偿的偏差；
94.3、提高了设备的稳定性和开动率。
95.为实现上述目的，本发明还提出一种提高加工中心精度补偿系统，该提高加工中心精度补偿系统包括安装于加工中心a/b轴上的夹具、无线电测头和接收器，夹具从外至内依次设置有第一标定孔和第二标定孔，该系统还包括存储器、处理器以及存储在处理器上的提高加工中心精度补偿程序，提高加工中心精度补偿程序被处理器运行时执行如上实施
例所述的方法的步骤，这里不再赘述。
96.为实现上述目的，本发明还提出一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有提高加工中心精度补偿程序，提高加工中心精度补偿程序被处理器运行时执行如上实施例所述的方法的步骤，这里不再赘述。
97.以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。