CN116652696A - 一种柔性线加工中心定位精度快速检测装置及方法 - Google Patents

一种柔性线加工中心定位精度快速检测装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及定位精度检测技术领域，特别是涉及一种柔性线加工中心定位精度快速检测装置及方法，包括柔性生产线管控***、工作台、激光干涉仪、干涉镜组以及反射镜组；反射镜组上设置有X、Y、Z三个朝向的第一反射镜；干涉镜组包括第二反射镜和分光镜；干涉镜组接收入射光后分出四路光线，一路用于产生干涉光线，另外三路分别用于X、Y、Z轴测量反射光路；安装调试时，设置好激光干涉仪与干涉镜组的相对位置，确定X、Y、Z轴定位精度初始检测位置；检测定位精度时，将工作台和安装有反射镜组的刀柄通过柔性线控制***换入待检柔性线加工中心。通过本检测装置及方法，能有效解决检测效率低和安装调整工作量大的问题，并且能实现定期检测。

Description

一种柔性线加工中心定位精度快速检测装置及方法
技术领域
本发明涉及定位精度检测技术领域，特别是涉及一种柔性线加工中心定位精度快速检测装置及方法。
背景技术
数控机床尤其是高档柔性线加工中心对加工精度有着严格的要求，而定位精度是各项精度中重要的精度项目之一。在当今智能制造快速发展的背景下，柔性线应用越来越多，设备自动化程度也越来越高，零件加工将实现批量无人化加工，一旦设备精度发生变化，将导致零件批量超差，给企业和工厂带来巨大的经济损失。
长期以来，定位精度的检测都是依靠激光干涉仪进行激光测距后计算得出，而激光干涉仪的安装、调整和使用对操作人员的技能水平要求较高，激光干涉仪的安装调整时间与相关人员的技能水平和熟练度直接相关。从目前的使用情况来看，在进行定位精度检查时，往往会因为安装、调整激光干涉仪而占用大量的时间，造成设备长时间无谓停工，严重影响设备的使用效率和产出，这对于智能车间中的柔性线的影响更加大。且对每台设备进行定位精度检测时均需要重新安装调整激光干涉仪，安装调整工作量大，检测效率低下，严重制约了设备产能的提升和企业的生产率的提升。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出了一种柔性线加工中心定位精度快速检测装置及方法，能有效解决检测效率低和安装调整工作量大的问题，并且能实现定期检测。
本发明是通过采用下述技术方案实现的：
一种柔性线加工中心定位精度快速检测装置，包括柔性生产线管控***、工作台、激光干涉仪、激光干涉仪无线信号发送和接收模块、干涉镜组以及安装于刀柄上的反射镜组；所述柔性线中每台柔性线加工中心刀库中均配备反射镜组；所述激光干涉仪、激光干涉仪无线信号发送和接收模块以及干涉镜组均安装在工作台上；所述反射镜组上设置有X、Y、Z三个朝向的第一反射镜；所述干涉镜组包括固定架、第二反射镜和分光镜；所述激光干涉仪用于发射激光，所述干涉镜组用于接收入射光后分出四路光线，一路用于产生干涉光线，另外三路分别用于X、Y、Z轴测量反射光路；所述激光干涉仪无线信号发送和接收模块将激光干涉仪与柔性生产线管控***连接进行通讯，所述柔性生产线管控***用于实现工作台的初始化控制、反射镜组的初始化控制以及定位精度检测。
还包括供电蓄电池组，所述供电蓄电池组使用蓄电池串并联而成，用于为激光干涉仪提供其工作所需的能源。
还包括无线充电模块，所述无线充电模块用于为供电蓄电池组无线充电，通过供电蓄电池组的电压判断是否开启无线充电；所述无线充电模块还用于反馈供电蓄电池组信息和控制电源通断。
还包括环境补偿单元。
所述工作台上还设有若干导轨，所述干涉镜组通过固定架活动连接在导轨上。
一种柔性线加工中心定位精度快速检测方法，包括以下步骤：
调整X、Y、Z三个轴能执行正常检测流程的工作台位置以及反射镜组位置，确定X轴定位精度初始检测位置、Y轴定位精度初始检测位置以及Z轴定位精度初始检测位置；
将工作台和安装有反射镜组的刀柄通过柔性生产线管控***换入要检测的柔性线加工中心柔性线加工中心内；
依次完成X轴、Y轴和Z轴定位精度检测。
所述依次完成X轴、Y轴和Z轴定位精度检测具体包括以下步骤：
步骤S1. 柔性生产线管控***驱动待柔性线加工中心执行NC程序使工作台和反射镜组运动至设定好的X轴定位精度初始检测位置，同时柔性生产线管控***通过无线信号启动激光干涉仪；
步骤S2. 柔性生产线管控***驱动待检柔性线加工中心执行X轴定位精度NC程序执行检测过程；
步骤S3. X轴检测结束后，检测数据结果通过无线信号传输至柔性生产线管控***；
步骤S4. 柔性生产线管控***驱动待检柔性线加工中心执行NC程序使工作台和反射镜组运动至设定好的Y轴定位精度初始检测位置；
步骤S5. 柔性生产线管控***驱动待检柔性线加工中心执行Y轴定位精度NC程序执行检测过程；
步骤S6. Y轴检测结束后，检测数据结果通过无线信号传输至柔性生产线管控***；
步骤S7. 柔性生产线管控***驱动待检柔性线加工中心执行NC程序使工作台和反射镜组运动至设定好的Z轴定位精度初始检测位置；
步骤S8. 柔性生产线管控***驱动待检柔性线加工中心执行Z轴定位精度NC程序执行检测过程；
步骤S9. Z轴检测结束后，柔性生产线管控***驱动柔性线加工中心将反射镜组放回刀库；
步骤S10. Z轴检测结束后，柔性生产线管控***发送指令将工作台放回工装立体库。
还包括：判断柔性线加工中心是否需要进行定位精度检测，若柔性线加工中心的上次检测时间与当前时间的时间间隔未超过设定值，则不进行检测，若超过设定值，则进行检测。
将工作台和安装有反射镜组的刀柄通过柔性生产线管控***换入要检测的柔性线加工中心内具体指：柔性生产线管控***从工装立体库中调用工作台至待检柔性线加工中心，并驱动待检柔性线加工中心从刀库调用专用反射镜组。
与现有技术相比，本发明的有益效果表现在：
1、本发明中，将原来完全由人工执行的检测过程进行了自动化。传统方法需要人工架设激光干涉仪、调整干涉镜、反射镜及激光干涉仪的相对位置（光路准直），手动连接激光干涉仪、环境补偿单元及装有数据接收和分析软件的PC，整个过程耗时耗力，且对经验要求较高，检测每个轴都需要单独进行一次上述调整工作（光路准直）；检测每台机床/加工中心均需要重复上述全部步骤。本发明中的检测装置利用自动更换工作台和刀库，将激光干涉仪、反射镜及干涉镜的相对位置固化、相关器件的连接自动化，只需要在调试时进行一次激光干涉仪的调整，后续可自动执行检测过程，不需要人工干预，非常适宜柔性线使用。
2、通过本检测装置和检测方法，可定期自动对柔性生产线中的柔性线加工中心的直线轴定位精度进行检测。
3、所述柔性生产线管控***能实现工作台的初始化控制、反射镜组的初始化控制以及定位精度检测，在第一次安装调试时记录每个轴检测时的加工中心坐标，并将其写入检测程序中，从而实现后续检测时的激光干涉仪光路自动调整在需要时由柔性生产线管控***调用即可。
附图说明
下面将结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，其中：
图1为本发明的流程示意图；
图2为本发明中工作台的结构示意图；
图3为本发明中干涉镜组的结构示意图；
图4为本发明中反射镜组的结构示意图；
图5为卧式柔性生产线中柔性线加工中心进行X轴定位精度检测时，柔性线加工中心及装置各附件的示意图；
图6为卧式柔性生产线中柔性线加工中心进行Y轴定位精度检测时，柔性线加工中心及装置各附件的示意图；
图7为卧式柔性生产线中柔性线加工中心进行Z轴定位精度检测时，柔性线加工中心及装置各附件的示意图；
图中标记：
1、激光干涉仪，2、电蓄电池组，3、工作台，4、无线充电模块，5、激光干涉仪无线信号发送和接收模块，6、环境补偿单元，7、干涉镜组，8、固定架，9、第二反射镜，10、分光镜，11、刀柄，12、第一反射镜。
具体实施方式
实施例1
作为本发明基本实施方式，本发明包括一种柔性线加工中心定位精度快速检测装置，包括柔性生产线管控***、工作台3、激光干涉仪1、激光干涉仪无线信号发送和接收模块5、干涉镜组7以及安装于刀柄11上的反射镜组。所述柔性线中每台柔性线加工中心刀库中均配备反射镜组。所述激光干涉仪1、激光干涉仪无线信号发送和接收模块5以及干涉镜组7均安装在工作台3上。激光干涉仪1与柔性生产线管控***通过激光干涉仪无线信号发送和接收模块5交换数据。
所述反射镜组上设置有X、Y、Z三个朝向的第一反射镜12。所述干涉镜组7包括固定架8、第二反射镜9和分光镜10。所述干涉镜组7通过固定架8与工作台3活动连接。所述激光干涉仪1用于发射激光，所述干涉镜组7用于接收入射光后分出四路光线，一路用于产生干涉光线，另外三路分别用于X、Y、Z轴测量反射光路，在安装调试时，设置好激光干涉仪1与干涉镜组7的相对位置，调整好光路。
在初始安装时，均调整好X、Y、Z三个轴能执行正常检测流程的工作台3位置以及专用反射镜组位置，并记录数据。编写对应的NC程序使其在需要使用时能通过执行NC程序回到初始位置，不使用时并采用自动换刀命令将其存放于刀库中，需要的时候使用换刀NC程序调用即可。所述柔性生产线管控***实现工作台3的初始化控制、反射镜组的初始化控制以及定位精度检测，具体指：柔性生产线管控***中集成了各轴的工作台3初始化NC程序、反射镜组初始化NC程序和定位精度编写专用检测程序NC程序，在第一次安装调试时记录每个轴检测时的加工中心坐标，并将其写入检测程序中。在需要检测定位精度时，将工作台3和安装有反射镜组的刀柄11通过柔性生产线管控***换入要检测的柔性线加工中心内。检测时的激光干涉仪1光路自动调整在需要时由柔性生产线管控***调用即可。
实施例2
作为本发明一较佳实施方式，本发明包括一种柔性线加工中心定位精度快速检测装置，包括柔性生产线管控***、工作台3、激光干涉仪1、激光干涉仪无线信号发送和接收模块5、供电蓄电池组2、无线充电模块4、环境补偿单元6、干涉镜组7以及安装于刀柄11上的反射镜组。所述激光干涉仪1、激光干涉仪无线信号发送和接收模块5、供电蓄电池组2、无线充电模块4、环境补偿单元6以及干涉镜组7均安装在工作台3上。所述柔性线中每台柔性线加工中心刀库中均配备反射镜组。
所述供电蓄电池组2使用蓄电池串并联而成，用于为激光干涉仪1提供其工作所需的能源。所述无线充电模块4用于为供电蓄电池组2无线充电，通过供电蓄电池组2的电压判断是否开启无线充电；所述无线充电模块4还用于反馈供电蓄电池组2信息和控制电源通断。所述激光干涉仪无线信号发送和接收模块5将激光干涉仪1与柔性生产线管控***连接进行通讯，同时可将环境补偿单元6的信号反馈回柔性生产线管控***。环境补偿单元6用于检测时温湿度和气压等影响因素的补偿。
所述反射镜组上设置有X、Y、Z三个朝向的第一反射镜12。所述干涉镜组7包括固定架8、第二反射镜9和分光镜10。所述激光干涉仪1用于发射激光，所述干涉镜组7用于接收入射光后分出四路光线，一路用于产生干涉光线，另外三路分别用于X、Y、Z轴测量反射光路。所述柔性生产线管控***用于实现工作台3的初始化控制、反射镜组初始化控制以及定位精度检测。
实施例3
作为本发明另一较佳实施方式，本发明包括一种柔性线加工中心定位精度快速检测方法，包括以下步骤：
在初始安装时，设置好激光干涉仪1与干涉镜组7的相对位置，调整X、Y、Z三个轴能执行正常检测流程的工作台3位置以及反射镜组位置，确定X轴定位精度初始检测位置、Y轴定位精度初始检测位置以及Z轴定位精度初始检测位置。
需要检测定位精度时，将工作台3和安装有反射镜组的刀柄11通过柔性生产线管控***换入要检测的柔性线加工中心内。通过柔性生产线管控***依次调用X轴定位精度初始检测位置、Y轴定位精度初始检测位置以及Z轴定位精度初始检测位置，执行NC程序依次使工作台3和反射镜组运动至相应的初始位置，并利用激光干涉仪1依次完成X轴、Y轴和Z轴定位精度检测。
实施例4
作为本发明最佳实施方式，本发明包括一种柔性线加工中心定位精度快速检测装置，包括柔性生产线管控***、工作台3、普通双频激光干涉仪1、激光干涉仪无线信号发送和接收模块5、供电蓄电池组2、无线充电模块4、环境补偿单元6、干涉镜组7以及安装于刀柄11上的反射镜组。参照说明书附图2，其中，所述普通双频激光干涉仪1、激光干涉仪无线信号发送和接收模块5、供电蓄电池组2、无线充电模块4、环境补偿单元6以及干涉镜组7均安装在工作台3上。所述工作台3上还设有若干导轨，所述干涉镜组7通过固定架8活动连接在导轨上。
所述柔性线中每台柔性线加工中心刀库中均配备反射镜组。所述供电蓄电池组2使用蓄电池串并联而成，用于为激光干涉仪1提供其工作所需的能源。所述无线充电模块4用于为供电蓄电池组2无线充电，通过供电蓄电池组2的电压判断是否开启无线充电；所述无线充电模块4还用于反馈供电蓄电池组2信息和控制电源通断。所述环境补偿单元6能自动检测当前环境温度、湿度、气压及材料的温度，计算出对应环境下的补偿量，使得检测更准确。所述激光干涉仪无线信号发送和接收模块5将激光干涉仪1与柔性生产线管控***连接进行通讯，同时可将环境补偿单元6的信号反馈回柔性生产线管控***。
参照说明书附图3，所述干涉镜组7包括固定架8、第二反射镜9和分光镜10。所述激光干涉仪1用于发射激光，所述干涉镜组7用于接收入射光后分出四路光线，一路用于产生干涉光线，另外三路分别用于X、Y、Z轴测量反射光路，朝向通过柔性线加工中心进行调整，比手动每次调整更精确效率更高。在工作台3安装调试时与双频激光干涉仪1进行相对位置调整，调整好光路。参照说明书附图4，反射镜组通过连接杆安装于刀柄11上。反射镜组上设置有X、Y、Z三个朝向的第一反射镜12，在初始安装时均调整好X、Y、Z三个轴能执行正常检测流程的工作台3位置以及专用反射镜组位置，并记录数据，编写对应的NC程序使其在需要使用时能通过执行NC程序回到初始位置，不使用时将其存放于刀库中，需要的时候使用换刀NC程序调用即可。柔性生产线管控***中集成了各轴的检测专用工作台3初始化NC程序、专用反射镜组初始化NC程序和定位精度检测程序NC程序，在需要时由柔性生产线管控***调用即可。
一种柔性线加工中心定位精度快速检测方法，以某型卧式加工中心柔性生产线为例，参照说明书附图1，包括以下步骤：
步骤S1. 柔性生产线管控***判断柔性线中的柔性线加工中心检测时间是否大于设定值，若上次检测时间与当前时间的时间间隔未超过设定值，则不进行检测，若超过设定值，则进入步骤S2。
步骤S2. 柔性生产线管控***分配检测任务订单至需要进行检测的柔性线加工中心。
步骤S3. 柔性生产线管控***从工装立体库中调用工作台3至待检柔性线加工中心。
步骤S4. 柔性生产线管控***驱动待检柔性线加工中心从刀库调用反射镜组。
步骤S5. 参照说明书附图5，柔性生产线管控***驱动待检柔性线加工中心执行NC程序使工作台3和反射镜组运动至设定好的X轴定位精度初始检测位置，同时柔性生产线管控***通过无线信号启动双频激光干涉仪1。其中，设定好的X轴定位精度检测位置为初始安装时，调整好的X轴能执行正常检测流程的工作台3位置以及反射镜组位置。
步骤S6. 柔性生产线管控***驱动待检柔性线加工中心执行X轴定位精度NC程序执行检测过程。
步骤S7. X轴检测结束后，检测数据结果通过无线信号传输至柔性生产线管控***。
步骤S8. 参照说明书附图6，柔性生产线管控***驱动待检柔性线加工中心执行NC程序使工作台3和反射镜组运动至设定好的Y轴定位精度初始检测位置。设定好的Y轴定位精度检测位置为初始安装时，调整好的Y轴能执行正常检测流程的工作台3位置以及反射镜组位置。
步骤S9. 柔性生产线管控***驱动待检柔性线加工中心执行Y轴定位精度NC程序执行检测过程。
步骤S10. Y轴检测结束后，检测数据结果通过无线信号传输至柔性生产线管控***。
步骤S11. 参照说明书附图7，柔性生产线管控***驱动待检柔性线加工中心执行NC程序使工作台3和反射镜组运动至设定好的Z轴定位精度检测位置。设定好的Z轴定位精度检测位置为初始安装时，调整好的Z轴能执行正常检测流程的工作台3位置以及反射镜组位置。
步骤S12. 柔性生产线管控***驱动待检柔性线加工中心执行Z轴定位精度NC程序执行检测过程。
步骤S13. Z轴检测结束后，柔性生产线管控***驱动柔性线加工中心将反射镜组放回刀库。
步骤S14. Z轴检测结束后，柔性生产线管控***发送指令将工作台3放回工装立体库。
综上所述，本领域的普通技术人员阅读本发明文件后，根据本发明的技术方案和技术构思无需创造性脑力劳动而作出的其他各种相应的变换方案，均属于本发明所保护的范围。

Claims (9)

1.一种柔性线加工中心定位精度快速检测装置，其特征在于：包括柔性生产线管控***、工作台（3）、激光干涉仪（1）、激光干涉仪无线信号发送和接收模块（5）、干涉镜组（7）以及安装于刀柄（11）上的反射镜组；所述柔性线中每台柔性线加工中心刀库中均配备反射镜组；所述激光干涉仪（1）、激光干涉仪无线信号发送和接收模块（5）以及干涉镜组（7）均安装在工作台（3）上；所述反射镜组上设置有X、Y、Z三个朝向的第一反射镜（12）；所述干涉镜组（7）包括固定架（8）、第二反射镜（9）和分光镜（10）；所述激光干涉仪（1）用于发射激光，所述干涉镜组（7）用于接收入射光后分出四路光线，一路用于产生干涉光线，另外三路分别用于X、Y、Z轴测量反射光路；所述激光干涉仪无线信号发送和接收模块（5）将激光干涉仪（1）与柔性生产线管控***连接进行通讯，所述柔性生产线管控***用于实现工作台（3）的初始化控制、反射镜组的初始化控制以及定位精度检测。
2.根据权利要求1所述的一种柔性线加工中心定位精度快速检测装置，其特征在于：还包括供电蓄电池组（2），所述供电蓄电池组（2）使用蓄电池串并联而成，用于为激光干涉仪（1）提供其工作所需的能源。
3.根据权利要求2所述的一种柔性线加工中心定位精度快速检测装置，其特征在于：还包括无线充电模块（4），所述无线充电模块（4）用于为供电蓄电池组（2）无线充电，通过供电蓄电池组（2）的电压判断是否开启无线充电；所述无线充电模块（4）还用于反馈供电蓄电池组（2）信息和控制电源通断。
4.根据权利要求1所述的一种柔性线加工中心定位精度快速检测装置，其特征在于：还包括环境补偿单元（6）。
5.根据权利要求1所述的一种柔性线加工中心定位精度快速检测装置，其特征在于：所述工作台（3）上还设有若干导轨，所述干涉镜组（7）通过固定架（8）活动连接在导轨上。
6.一种柔性线加工中心定位精度快速检测方法，其特征在于：所述方法基于权利要求1~5中任一权利要求所述的检测装置实现，包括以下步骤：
调整X、Y、Z三个轴能执行正常检测流程的工作台（3）位置以及反射镜组位置，确定X轴定位精度初始检测位置、Y轴定位精度初始检测位置以及Z轴定位精度初始检测位置；
将工作台（3）和安装有反射镜组的刀柄（11）通过柔性生产线管控***换入要检测的柔性线加工中心内；
依次完成X轴、Y轴和Z轴定位精度检测。
7.根据权利要求6所述的一种柔性线加工中心定位精度快速检测方法，其特征在于：所述依次完成X轴、Y轴和Z轴定位精度检测具体包括以下步骤：
步骤S1. 柔性生产线管控***驱动待检柔性线加工中心执行NC程序使工作台（3）和反射镜组运动至设定好的X轴定位精度初始检测位置，同时柔性生产线管控***通过无线信号启动激光干涉仪（1）；
步骤S2. 柔性生产线管控***驱动待检柔性线加工中心执行X轴定位精度NC程序执行检测过程；
步骤S3. X轴检测结束后，检测数据结果通过无线信号传输至柔性生产线管控***；
步骤S4. 柔性生产线管控***驱动待检柔性线加工中心执行NC程序使工作台（3）和反射镜组运动至设定好的Y轴定位精度初始检测位置；
步骤S5. 柔性生产线管控***驱动待检柔性线加工中心执行Y轴定位精度NC程序执行检测过程；
步骤S6. Y轴检测结束后，检测数据结果通过无线信号传输至柔性生产线管控***；
步骤S7. 柔性生产线管控***驱动待检柔性线加工中心执行NC程序使工作台（3）和反射镜组运动至设定好的Z轴定位精度初始检测位置；
步骤S8. 柔性生产线管控***驱动待检柔性线加工中心执行Z轴定位精度NC程序执行检测过程；
步骤S9. Z轴检测结束后，柔性生产线管控***驱动柔性线加工中心将反射镜组放回刀库；
步骤S10. Z轴检测结束后，柔性生产线管控***发送指令将工作台（3）放回工装立体库。
8.根据权利要求7所述的一种柔性线加工中心定位精度快速检测方法，其特征在于：还包括：判断柔性线加工中心是否需要进行定位精度检测，若柔性线加工中心的上次检测时间与当前时间的时间间隔未超过设定值，则不进行检测，若超过设定值，则进行检测。
9.根据权利要求6所述的一种柔性线加工中心定位精度快速检测方法，其特征在于：将工作台（3）和安装有反射镜组的刀柄（11）通过柔性生产线管控***换入要检测的柔性线加工中心内具体指：柔性生产线管控***从工装立体库中调用工作台（3）至待检柔性线加工中心，并驱动待检柔性线加工中心从刀库调用专用反射镜组。
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