机床装配精度检测方法及系统与流程

本发明涉及检测技术领域，特别是涉及机床装配精度检测方法及系统。

背景技术：

大型自动化设备，特别是高精度机床，在装配与调试过程中，需要根据施工图纸测量多项高精度装配参数。现有的施工与验收中，技术人员普遍使用便携式激光相位测距仪进行测距。但其缺点较为明显：1)测量时激光相位测距仪的微小角度误差会随着检测距离的增加使结果误差成倍增加。2)激光相位测距仪本身精度较低，现有选用的激光相位测距仪普遍误差为30米±5mm。3)使用激光相位测距仪无法对无阻挡或非直线距离进行精确测量。4)测试完成后，还需要工程人员将所测得数据反馈给技术人员，由技术人员重建模型，然后进行下一步机床调参工作。

另外，施工与验收中测试点过多，通过人工反馈的方式容易产生漏测或错测，无法保证设备精度。

技术实现要素：

本发明的一个目的是要提供一种机床装配精度检测方法及系统，提高检测精度，并且对一些非直线路径也可进行精确测量，从硬件原理上消除了激光相位测距中测距仪偏转角度带来的结果误差，并实现实际测量模型快速导出。

特别地，本发明提供了一种机床装配精度检测方法，包括：与磁栅传感器建立通讯连接；导入机床的三维图纸；检测三维图纸的所有指定边沿；针对每个指定边沿，包括如下步骤：选择待检测指定边沿；向磁栅传感器发送测距指令；接收磁栅传感器测量得到的检测长度；判断是否所有指定边沿均被检测；若是，则判断是否所有指定边沿均在误差范围内；若是，则将指定边沿的长度修改为相应的检测长度，形成实际测量模型并导出。

进一步地，还包括对指定边沿进行检测前，为指定边沿设置误差范围，不同指定边沿的误差范围相同或不同。

进一步地，对指定边沿进行检测前，将三维图纸划分为至少两个检测区域，每个检测区域包括至少两个指定边沿；并且，依次检测检测区域。

进一步地，针对每个指定边沿，还包括：比较三维图纸中的待检测指定边沿的长度与接收到的检测长度，获得误差值；根据误差值以及误差阈值计算偏差百分比率；根据偏差百分比率对相应指定边沿做标记。

进一步地，采用颜色为指定边沿做标记，并且不同范围的偏差百分比率对应不同的颜色。

特别地，本发明还提供了一种机床装配精度检测系统，包括便携式智能手持终端和磁栅传感器，便携式智能手持终端与磁栅传感器通讯连接：其中，便携式智能手持终端包括应用程序，应用程序包括通讯模块、图纸导入模块、指定边沿选择模块、指令发送模块、接收模块、比较模块、第一判断模块、第二判断模块、第三判断模块、修改模块以及导出模块，其中：通讯模块，用于与磁栅传感器建立通讯连接；图纸导入模块，用于导入机床的三维图纸；指定边沿选择模块，用于在三维图纸中选择待检测指定边沿；指令发送模块，用于向磁栅传感器发送测距指令；接收模块，用于接收磁栅传感器测量得到的检测长度；比较模块，用于比较三维图纸中的待检测指定边沿的长度与接收到的检测长度，获得误差值；第一判断模块，用于判断误差值是否在误差范围内；第二判断模块，用于判断是否所有指定边沿均被检测；第三判断模块，用于判断是否所有指定边沿均在误差范围内；修改模块，用于若误差值在误差范围内，则将指定边沿的长度修改为相应的检测长度，形成实际测量模型；导出模块，用于导出实际测量模型。

进一步地，应用程序还包括区域划分模块，用于将三维图纸划分为至少两个检测区域，每个检测区域包括多个指定边沿。

进一步地，应用程序还包括比率计算模块和标记模块，其中，比率计算模块，用于根据误差值以及误差阈值计算偏差百分比率；标记模块，用于根据偏差百分比率对相应指定边沿做标记。

特别地，本发明还提供了一种便携式智能手持终端，包括应用程序，应用程序用于执行上述的机床装配精度检测方法。

进一步地，应用程序基于unity3d引擎进行开发。

本发明的机床装配精度检测方法及系统，通过磁栅传感器与便携式智能手持终端的建模app相结合，由于使用高精度磁栅尺进行定位测量，其精度在30米内可达±(0.025+0.01l)mm，因此检测精度高。并且，磁栅尺中磁条带具备较好的柔性，对一些非直线路径也可进行精确测量，非常适合作为高精度长尺寸的装配距离检测工具，从硬件原理上消除了激光相位测距中测距仪偏转角度带来的结果误差。在所有数据测试完成后，app应用程序能根据测试结果自动重建模型，从而实现实际测量模型快速导出，提供给技术人员进行下一步的机床调参工作，最大限度地降低了技术人员工作难度和对设计经验的要求，大大减少了劳动强度，提高了工作效率。

进一步地，本发明的机床装配精度检测方法及系统，通过app应用程序和蓝牙信号对被测指定边沿和机床上相应指定边沿进行对应，并通过app应用程序判断是否图纸中的所有指定边沿均被检测，保证检测的全面性，避免漏测或错测的发生。

进一步地，本发明的机床装配精度检测方法及系统，基于unity3d跨平台专业引擎开发，继承了平台自身的跨平台特性，研究开发生成的文件可适用于如ios、android、web、windows等多种平台，开发者所编写的识别代码可在不同平台自动编译，并能在不同文件路径下自动识别。同时，基于磁栅传感器的便携式机床装配精度检测系统可发布到手机的安卓平台上。

进一步地，本发明的机床装配精度检测方法及系统，便携式智能手持终端携带方便，开发的app软件操作简便，强大的面向对象场景建模技术、图像实时渲染功能模块使得系统“所见即所得”，面向对象的封装特性使得多个三维物体对象可以重复地调用，提升了开发的高效和实时性。

进一步地，本发明的机床装配精度检测方法及系统，开发过程中，其动态建模部分是结合程序参数绑定实现的，程序编辑支持多种语言,可以满足系统开发的交互内容要求。同时，它也提供了api，方便开发人员接入应用和处理音频，为功能拓展提供可能。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本发明一个实施例的机床装配精度检测系统100的示意性结构图；

图2是根据本发明一个实施例的机床装配精度检测方法的流程图；

图3是根据本发明一个实施例的app应用程序300的结构图；

图4是根据本发明一个实施例的磁栅传感器120的结构图。

具体实施方式

图1是根据本发明一个实施例的机床装配精度检测系统100的示意性结构图。如图1所示，机床装配精度检测系统100包括便携式智能手持终端110和磁栅传感器120。便携式智能手持终端110为系统主机，磁栅传感器120为从机。

便携式智能手持终端110可以是手机、平板电脑或便携pc。便携式智能手持终端110上安装有app应用程序，该app应用程序用于与磁栅传感器120配合，接收磁栅传感器120检测到的机床实际施工尺寸，并根据机床实际施工尺寸对机床三维图中重新建模，从而实现机床装配精度的检测。

优选地，app应用程序是基于丹麦unity公司开发的unity3d引擎开发的。unity3d引擎支持包括ios，android,pc,web,ps3.xbox等多个平台的发布，并具有延迟渲染、beast光照贴图、镜头特效等特点，方便机床三维图纸的选择、标记等操作的进行。

本发明中，利用unity3d引擎可实现如下功能：

1、模型旋转。当有一个手指在屏幕上滑动时，用模型当前的旋转值乘以速度预设，再乘以帧生成时间，再加上手指滑动的距离就是模型的旋转值。保存旋转值，在lateupdate()方法中调用quaternion.euler()使模型旋转。

2、模型移动。当有两个手指触碰到屏幕，记录下两个手指的初始位置。判断两个手指前后的位置，如果两个手指的间距变大，则模型放大。如果两个手指一起往一个方向移动则模型移动，将计算出来的结果保存，在lateupdate()方法中修改模型position。

3、机床模型透明显示。利用unity3d引擎的legacyshaders/transparent/diffusesharder可实现的带alpha通道的透明贴图显示。

4、选择模型边缘。当点击屏幕时，调用screenpointtoray()方法获取一条从相机发出的射线，检测射线碰撞到的模型，则对应面或对应线被选中。

5、设置选中边框长度。选中对应的指定边沿，将磁栅传感器回传的数据通过距离转换算法得到实际长度，对选中的指定边沿进行设置，从而可以清晰的看出该指定边沿是否存在误差。

磁栅传感器120与便携式智能手持终端110通讯连接。作为一个实施例，磁栅传感器120与便携式智能手持终端110通过蓝牙连接。二者也可以通过其他方式连接，例如wifi等常见的连接方式。

实施例1

图2是根据本发明一个实施例的机床装配精度检测方法的流程图。如图2所示，机床装配精度检测方法包括如下步骤：

s2010：便携式智能手持终端与磁栅传感器通讯连接，例如通过蓝牙、wifi、rf等方式连接。

s2020：将机床的三维图纸导入便携式智能手持终端中的app应用程序，与此同时，通过导入对应的配置文件设定三维图纸中需要检测的边沿和与其对应的误差范围，不同的边沿的误差范围可以相同或不同。。在该检测方法中，有些边沿无需检测，有些边沿需要检测，可以通过app应用程序的配置文件设定哪些边沿需要被检测，不需要检测的边沿默认精度无误差。

s2030：app应用程序中，将三维图纸划分为至少两个检测区域，每个检测区域包括至少两个指定边沿。后续程序中依次对这些检测区域进行检测。

s2040：app应用程序中，指定其中一个检测区域，作为待检测区域。

s2050：app应用程序中，选择待检测区域中的指定边沿，作为待检测指定边沿。可以通过手动指定待检测边沿，也可以由app应用程序自动更新待检测边沿。

s2060：向磁栅传感器发送测距指令。

磁栅传感器接收到测距指令后，在装配好的机床上对对应的指定边沿进行长度测量，并将测量结果发送给便携式智能手持终端。

s2070：便携式智能手持终端接收磁栅传感器测量得到的检测长度。

s2080：在app应用程序中比较三维图纸中的待检测指定边沿的长度与接收到的检测长度，获得二者的差值，作为该待检测指定边沿的误差值。

s2100：判断误差值是否在误差范围内。

若误差值不在误差范围内，则执行s2090：发出报警信号。

若误差值在误差范围内，则执行步骤s2110：根据误差值以及误差阈值计算偏差百分比率：

s2120：根据偏差百分比率对指定边沿做标记，不同范围的偏差百分比率做不同的标记。

作为一个实施例，采用颜色为指定边沿做标记。作为一个实例，偏差百分比率为0％～15％时标记绿色，偏差百分比率为15％～45％时标记蓝色，偏差百分比率为45％～70％时标记黄色，偏差百分比率为70％～100％时标记橙色，偏差百分比率超过100％时标记红色。未被检测的指定边沿呈现灰色，并闪烁以起到提示作用。

s2130：判断该指定检测区域中的所有指定边沿是否均被检测。

若是，则执行s2140。否则，返回s2050。

s2140：判断是否所有检测区域均被检测，从而判断是否完成了该图纸的测量。

若是，则执行s2150。否则，返回s2040。

s2150：生成检测报告，该检测报告包括所有被检测的指定边沿的图纸标准长度、检测长度、误差值、偏差百分比率等信息，并且该检测报告中，根据实际误差情况，生成机床参数调整建议。

s2160：判断是否所有指定边沿均在误差范围内，以防止检测误差过大造成机床模型严重变形，

若是，则执行s2170：将机床的三维图中指定边沿的长度全部修改为磁栅传感器测量得到的检测长度，形成实际测量模型。

具体地，由于实际测量存在误差，可能导致几个相关的指定边沿的检测长度组合在一起无法确定某一物理量(例如某一部件)的尺寸。针对这样的情况，具有如下两种处理方式：

①设定一个主要指定边沿，其他指定边沿按照此主要指定边沿等比修改。

②找到误差值最小的指定边沿的长度，以此为依据推算其他指定边沿的长度。

s2180：在app应用程序中导出实际测量模型。

实施例2

图3是根据本发明一个实施例的app应用程序的结构图，其与实施例1中的检测方法相匹配。如图3所示，app应用程序包括通讯模块3010、图纸导入模块3020、区域划分模块3030、区域选择模块3040、指定边沿选择模块3050、指令发送模块3060、接收模块3070、比较模块3080、第一判断模块3090、比率计算模块3100、标记模块3110、第二判断模块3120、第三判断模块3130、报告生成模块3140、第四判断模块3150、修改模块3160、导出模块3170以及报警模块3180。

通讯模块3010，用于与磁栅传感器建立通讯连接。

图纸导入模块3020，用于导入机床的三维图纸。

区域划分模块3030与图纸导入模块3020连接，用于将三维图纸划分为至少两个检测区域，每个检测区域包括多个指定边沿。

区域选择模块3040与区域划分模块3030连接，用于指定待检测的检测区域。

指定边沿选择模块3050与区域选择模块3040连接，用于在当前的检测区域中选择待检测指定边沿。

指令发送模块3060分别与指定边沿选择模块3050和通信模块3010连接，用于向磁栅传感器发送测距指令。

接收模块3070与通信模块3010连接，用于接收磁栅传感器测量得到的检测长度。

比较模块3080与接收模块3070连接，用于比较三维图纸中的待检测指定边沿的长度与接收到的检测长度，获得二者的差值，作为该待检测指定边沿的误差值。

第一判断模块3090与比较模块3080连接，用于判断误差值是否在误差范围内。

比率计算模块3100与第一判断模块3090连接，用于根据所述误差值以及误差阈值计算偏差百分比率。

标记模块3110与比率计算模块3100连接，用于根据偏差百分比率对相应指定边沿做标记。

第二判断模块3120与指定边沿选择模块3050连接，用于判断是否当前的检测区域内所有指定边沿均被检测。

第四判断模块3150分别与第二判断模块3120和区域选择模块3040连接，用于判断是否所有的检测区域均被检测，从而判断改图纸的测量是否完成。

报告生成模块3140与第四判断模块3150连接，用于生成检测报告。

第三判断模块3130与报告生成模块3140连接，用于判断是否该图纸的所有指定边沿均在误差范围内。

修改模块3160与第三判断模块3130连接，用于若误差值在误差范围内，则将该图纸中所有指定边沿的长度修改为相应的检测长度，形成实际测量模型。

导出模块3170与修改模块3160连接，用于导出实际测量模型。

报警模块3180与第一判断模块3090连接，用于若误差值超出误差范围，则发出报警信号。

实施例3

图4是根据本发明一个实施例的磁栅传感器120的结构图。如图4所示，磁栅传感器120包括磁栅尺1201、磁栅尺读数头1202、集成了mcu的蓝牙通讯模块1203、天线1204、输入按键1205、工作状态显示屏1206、锂离子电池供电系统1207、低功耗电源管理模块1208以及电压检测管理模块1209。

磁栅尺1201是被均匀磁化的钢带，s和n极均匀间隔排列在钢带上，通过磁栅尺读数头1202读取s、n极的变化来记录距离。作为一个实施例，蓝牙通讯模块1203为cc2640芯片。通过cc2640芯片采集磁栅尺读数头1202测量到的行程参数，并借助天线1204通过蓝牙协议转发至便携式智能手持终端110。

作为一个实施例，磁栅尺读数头1202型号为mr52，其分辨率为25μm，精度为±25μm，测量精度可达到微米的量级。

由于磁栅尺读数头的输出信号为幅值正比于它所对应的磁栅尺上某个位置的磁通量的电信号，而基频为励磁信号频率2倍频的脉冲信号，为检测磁栅尺与磁栅尺读数头的相对位置，磁栅数显表在接收磁栅尺读数头输出信号并处理后，便设置了带通滤波环节，中心频率为励磁频率的2倍频ω。为此磁栅尺读数头的输出信号在数学上可表示为幅值随磁栅尺的位移而变化的频率为ω的正弦信号。这样就得到一个幅值不变，频率为ω，初相位正比于位移x的信号。只要检测出初相位，就得到了磁栅尺读数头与磁栅尺的相对位移x。

天线1204用于发送和接收信号。输入按键1205用于人工输入信息，工作状态显示屏1206用于显示设备(传感器)的工作状态。锂离子电池供电系统1207、低功耗电源管理模块1208以及电压检测管理模块1209用于为系统提供电源、计算电池剩余电量等信息。

本发明的机床装配精度检测方法及系统，通过磁栅传感器与便携式智能手持终端的建模app相结合，由于使用高精度磁栅尺进行定位测量，其精度在30米内可达±(0.025+0.01l)mm，因此检测精度高。并且，磁栅尺中磁条带具备较好的柔性，对一些非直线路径也可进行精确测量，非常适合作为高精度长尺寸的装配距离检测工具，从硬件原理上消除了激光相位测距中测距仪偏转角度带来的结果误差。在所有数据测试完成后，app应用程序能根据测试结果自动重建模型，从而实现实际测量模型快速导出，提供给技术人员进行下一步的机床调参工作，最大限度地降低了技术人员工作难度和对设计经验的要求，大大减少了劳动强度，提高了工作效率。

进一步地，本发明的机床装配精度检测方法及系统，通过app应用程序和蓝牙信号对被测指定边沿和机床上相应指定边沿进行对应，并通过app应用程序判断是否图纸中的所有指定边沿均被检测，保证检测的全面性，避免漏测或错测的发生。

进一步地，本发明的机床装配精度检测方法及系统，基于unity3d跨平台专业引擎开发，继承了平台自身的跨平台特性，研究开发生成的文件可适用于如ios、android、web、windows等多种平台，开发者所编写的识别代码可在不同平台自动编译，并能在不同文件路径下自动识别。同时，基于磁栅传感器的便携式机床装配精度检测系统可发布到手机的安卓平台上。

进一步地，本发明的机床装配精度检测方法及系统，便携式智能手持终端携带方便，开发的app软件操作简便，强大的面向对象场景建模技术、图像实时渲染功能模块使得系统“所见即所得”，面向对象的封装特性使得多个三维物体对象可以重复地调用，提升了开发的高效和实时性。

进一步地，本发明的机床装配精度检测方法及系统，开发过程中，其动态建模部分是结合程序参数绑定实现的，程序编辑支持多种语言,可以满足系统开发的交互内容要求。同时，它也提供了api，方便开发人员接入应用和处理音频，为功能拓展提供可能。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。