一种刀库定位精度的测量方法及装置
阅读说明：本技术 一种刀库定位精度的测量方法及装置 (Method and device for measuring positioning accuracy of tool magazine ) 是由 张启华 刘友 张保全 于 2021-05-27 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种刀库定位精度的测量方法及装置,通过在刀库上选定测量点及目标测量位置和往返测量次数,在刀库往返运动过程中利用机器视觉测量系统对各测量点运动至目标测量位置的实际坐标进行拍照识别,并将测量结果反馈给控制系统,控制系统对测量结果进行计算得到刀库的各项定位精度。本发明可减少测量点数量,测量过程简单、而且采用非接触式测量可以快速提取测量位置坐标,单点测量时间短,可有效提高测量效率,保证测量结果的准确性。(The invention relates to a method and a device for measuring the positioning accuracy of a tool magazine. The invention can reduce the number of measuring points, has simple measuring process, can quickly extract the coordinates of the measuring position by adopting non-contact measurement, has short single-point measuring time, can effectively improve the measuring efficiency and ensure the accuracy of the measuring result.)
技术领域
本发明涉及机床刀库领域，特别涉及一种刀库定位精度的测量方法及装置。
背景技术
刀库是数控机床加工过程中储刀及换刀的装置，是数控机床核心的功能部件。当刀库收到换刀信号后，刀库会旋转寻找到工序需求的刀具，再实现刀库内刀具与主轴上刀具的交换，在此过程中，刀库旋转的定位精度非常关键，若刀库定位精度不好，换刀过程会产生磨损，形成一定的刀柄偏摆量，进而产生刀跳，影响加工精度，更严重时，换刀过程甚至产生掉刀等现象。因此，需要对刀库的定位精度进行测量和控制。现有刀库定位精度的测量方法大多是通过对刀库每个刀位进行一一测量，然后取测量结果的最大偏差作为最终的测量精度。这种测量方法测量点较多，单点测量时间长，而且每项精度都需要反复测量，测量时间长，过程复杂，无法满足刀库大量应用时的快速测量需求，并且较长的测量时间更易受到温度变化的影响，进而影响测量结果的准确性。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种操作简单，测量效率高，准确性高的刀库定位精度的测量方法及装置。
为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一方面，一种刀库定位精度的测量方法，包括：
步骤一：在刀库上选取m个测量点，并定义目标测量位置和往返测量次数，其中目标测量位置的理论坐标为P，往返测量次数为n；
步骤二：刀库往返运动，依次对各测量点运动至目标测量位置的实际坐标进行测量；
步骤三：依据测量结果计算出刀库的各项定位精度，包括：反向间隙B、重复定位精度R和定位精度A。
进一步地，上述一种刀库定位精度的测量方法，所述步骤二采用非接触式测量方法，即利用机器视觉测量系统进行拍照识别。
进一步地，上述一种刀库定位精度的测量方法，所述步骤二的具体操作方法是：
步骤二-1：刀库第j次正向运动时（其中j=1,2,……,n），m个测量点从前往后依次经过目标测量位置，使用机器视觉测量系统依次对运动至目标测量位置的第i个测量点进行拍照识别（其中i=1,2,……,m），记录其在目标测量位置的实际位置坐标为Pij↑，然后继续对下一个运动至目标测量位置的测量点进行拍照识别，至m个测量点全部识别完毕；
步骤二-2：刀库反向运动，m个测量点从后往前依次经过目标测量位置，使用机器视觉测量系统依次对运动至目标测量位置的第i个测量点进行拍照识别（其中i=m,……,2,1），记录其在目标测量位置的实际位置坐标为Pij↓，然后继续对下一个运动至目标测量位置的测量点进行拍照识别，至m个测量点全部识别完毕；
步骤二-3：判断刀库往返运动次数是否达到n次，即j是否等于n，若是，则测量完毕；若否，则返回步骤二-1。
进一步地，上述一种刀库定位精度的测量方法，步骤三中所述的反向间隙B取各测量点反向差值的最大值，即：
其中，Bi是第i个测量点的反向差值；是刀库正向运动时，第i个测量点的平 均位置偏差；是刀库反向运动时，第i个测量点的平均位置偏差，即：
即刀库的反向间隙B为：
。
进一步地，上述一种刀库定位精度的测量方法，步骤三中所述的定位精度A和重复定位精度R的计算方法为：
其中，Bi是第i个测量点的反向差值；是刀库正向运动时，第i个测量点的平 均位置偏差；是刀库反向运动时，第i个测量点的平均位置偏差；Si↑为刀库正向运 动时，第i个测量点重复定位精度的估算值；Si↓是刀库反向运动时，第i个测量点重复定位 精度的估算值。
进一步地，上述一种刀库定位精度的测量方法，所述刀库正向运动时，第i个测量点重复定位精度的估算值Si↑，以及刀库反向运动时，第i个测量点重复定位精度的估算值Si↓的估算方法如下：
。
另一方面，一种刀库定位精度的测量装置，包括测量平台、刀库安装架、被测刀库、测量系统以及控制系统，刀库安装架固定于测量平台上，被测刀库安装于刀库安装架上，由控制系统控制其运动；测量系统对应于被测刀库安装于测量平台上，由控制系统控制其执行测量动作，并将测量数据反馈给控制系统。
上述一种刀库定位精度的测量装置，所述刀库安装架数量可以是一个或多个，每个刀库安装架周围均设置一个或多个测量系统，或者多个刀库安装架只对应设置一个或多个可移动安装的测量系统，可在各个刀库安装架之间移动；所述多个测量系统可对被测刀库不同的目标测量位置进行测量。
上述一种刀库定位精度的测量装置，所述多个刀库安装架上均安装被测刀库，可依次执行测量动作，也可同时执行测量动作。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明方法可以有效减少测量点数量，测量过程简单、而且采用非接触式测量可以快速提取测量位置坐标，单点测量时间短，可有效提高测量效率，保证测量结果的准确性。同时，采用本发明的测量装置还可实现多组刀库的同时测量，有利于刀库的批量快速检测。
附图说明
图1是本发明方法的流程图。
图2是本发明方法各测量点的具体测量方法流程图。
图3是本发明测量装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
如图1所示，本发明的一种刀库定位精度的测量方法，包括：
步骤100，在刀库上选取m个测量点，并定义目标测量位置和往返测量次数，其中目标测量位置坐标为P，往返测量次数为n；
步骤200，刀库往返运动，依次对各测量点运动至目标测量位置的实际坐标进行测量；
步骤300，依据测量结果计算出刀库的各项定位精度，包括：反向间隙B、重复定位精度R和定位精度A。
图2显示了步骤200的具体测量方法，包括：
步骤201，刀库第j次正向运动时（其中j=1,2,……,n），m个测量点从前往后依次经过目标测量位置，使用机器视觉测量系统依次对运动至目标测量位置的第i个测量点进行拍照识别（其中i=1,2,……,m），记录其在目标测量位置的实际位置坐标为Pij↑，然后继续对下一个运动至目标测量位置的测量点进行拍照识别，至m个测量点全部识别完毕；
步骤202，刀库反向运动，m个测量点从后往前依次经过目标测量位置，使用机器视觉测量系统依次对运动至目标测量位置的第i个测量点进行拍照识别（其中i=m,……,2,1），记录其在目标测量位置的实际位置坐标为Pij↑，然后继续对下一个运动至目标测量位置的测量点进行拍照识别，至m个测量点全部识别完毕；
步骤203，判断刀库往返运动次数是否达到n次，即j是否等于n，若是，则测量完毕；若否，则返回步骤201。
步骤300中反向间隙B的计算方法是取各测量点反向差值的最大值，即：
其中，Bi是第i个测量点的反向差值；是刀库正向运动时，第i个测量点的平 均位置偏差；是刀库反向运动时，第i个测量点的平均位置偏差，即：
则刀库的反向间隙B为：
。
步骤300中，定位精度A和重复定位精度R的计算方法为：
其中，Bi是第i个测量点的反向差值；是刀库正向运动时，第i个测量点的平 均位置偏差；是刀库反向运动时，第i个测量点的平均位置偏差；Si↑为刀库正向运 动时，第i个测量点重复定位精度的估算值；Si↓是刀库反向运动时，第i个测量点重复定位 精度的估算值，其估算方法如下：
。
图3显示了采用本发明方法的一种刀库定位精度的测量装置，包括测量平台1、刀库安装架2、被测刀库5、测量系统3以及控制系统4，刀库安装架2并排安装于测量平台1上，用于安装被测刀库5。测量系统3对应于被测刀库5安装于测量平台1上，由控制系统4控制其执行测量动作。
被测刀库5安装于刀库安装架2后与控制系统4连接，由控制系统4控制其往返运动，测量系统3对其进行测量，并将测量数据反馈给控制系统4，由控制系统4对测量结果进行计算，从而获得刀库的各项定位精度。
本实施例采用的是一个测量系统3对应多个刀库安装架的结构，测量系统3可在测量平台1上移动安装，当第一个刀库安装架2上的被测刀库测量完毕后，可迅速移动至下一个刀库安装架处对下一组被测刀库进行测量，节省了刀库的装卸时间，适用于刀库的批量快速测量。当然也可以在每一个刀库安装架2处均对应安装一个测量系统，测量时各测量系统可同时启动测量，也可依次启动测量。另外，也可采用多个测量系统3同时对应一个刀库安装架的形式，多个测量系统3分布于同一个刀库安装架2周围不同位置，可对被测刀库5的不同目标测量位置进行测量。
尽管上文对本发明进行了详细说明，但是本发明不限于此，本领域技术人员可以根据本发明的原理进行各种修改。因此，凡按照本发明原理所作的修改，都应当理解为落入本发明的保护范围。
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