一種數(shù)控機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)軌跡測試分析系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種數(shù)控機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)軌跡測試分析系統(tǒng)，由硬件和軟件兩部分組成，硬件部分采集數(shù)控機(jī)床的內(nèi)置編碼器、光柵尺信號和外置位置傳感器信號，能夠?qū)崿F(xiàn)同步采集多通道信號；軟件部分進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)軌跡測試分析，完成標(biāo)準(zhǔn)圓軌跡測試、空間圓軌跡測試、菱形軌跡測試以及直線往復(fù)測試，獲取圓誤差圖譜、空間圓誤差圖譜、菱形誤差圖譜以及傳動(dòng)誤差圖譜，實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動(dòng)精度和運(yùn)動(dòng)特性檢測，本發(fā)明可以給出機(jī)床的標(biāo)準(zhǔn)圓軌跡測試、空間圓軌跡測試、菱形軌跡測試以及直線往復(fù)測試方法，軌跡明確、設(shè)置操作簡單、分析結(jié)果有效，實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的精度檢測，為數(shù)控機(jī)床的調(diào)試及驗(yàn)收提供了有效的工具。
【專利說明】一種數(shù)控機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)軌跡測試分析系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于數(shù)控機(jī)床運(yùn)動(dòng)精度和運(yùn)動(dòng)特性檢測【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種數(shù)控機(jī)床 標(biāo)準(zhǔn)軌跡測試分析系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 高速高精度數(shù)控機(jī)床作為重要的裝備，對一個(gè)國家的航空、航天、冶金、礦山、化 工、船舶、能源、交通運(yùn)輸、精密器械、高精醫(yī)療設(shè)備等高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，具有舉足輕重的 影響；數(shù)控機(jī)床廣泛地應(yīng)用于汽車、飛機(jī)、船舶、發(fā)電機(jī)組等的關(guān)鍵零部件的制造加工。而數(shù) 控機(jī)床的動(dòng)態(tài)特性是影響機(jī)床加工精度的重要因素，它直接影響對工件的加工質(zhì)量。如何 檢測1?檔數(shù)控機(jī)床的加工精度，對提1?數(shù)控機(jī)床的使用效率有著重要的實(shí)際意義。
[0003] 目前對于數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動(dòng)特性的研究還不夠深入，現(xiàn)有的應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床精度檢 測的系統(tǒng)局限于機(jī)床單軸定位精度測試（激光干涉儀）或機(jī)床圓運(yùn)動(dòng)測試（球桿儀），上 述系統(tǒng)都是基于外置傳感器，對安裝條件要求高。因此開發(fā)基于數(shù)控機(jī)床內(nèi)置傳感器和外 置傳感器的標(biāo)準(zhǔn)軌跡測試分析系統(tǒng)，通過特定測試軌跡完成機(jī)床運(yùn)動(dòng)精度和運(yùn)動(dòng)特性的檢 測，對提高我國數(shù)控機(jī)床的加工精度、運(yùn)行效率及精度保持性有著至關(guān)重要的作用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種數(shù)控機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)軌跡測 試分析系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動(dòng)精度和運(yùn)動(dòng)特性檢測。
[0005] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：
[0006] -種數(shù)控機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)軌跡測試分析系統(tǒng)，由硬件和軟件兩部分組成，硬件部分采集 數(shù)控機(jī)床的內(nèi)置編碼器、光柵尺信號和外置位置傳感器信號，能夠?qū)崿F(xiàn)同步采集多通道信 號；軟件部分進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)軌跡測試分析，完成標(biāo)準(zhǔn)圓軌跡測試、空間圓軌跡測試、菱形軌跡測 試以及直線往復(fù)測試，獲取圓誤差圖譜、空間圓誤差圖譜、菱形誤差圖譜以及傳動(dòng)誤差圖 譜，實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動(dòng)精度和運(yùn)動(dòng)特性檢測。
[0007] 所述同步采集多通道信號是指能夠?qū)崿F(xiàn)lvpp信號、TTL信號、Endat信號的多信號 格式同步采集，同步采集最高采樣頻率ΙΟΚΗζ，最低采樣頻率500Hz。
[0008] 所述標(biāo)準(zhǔn)軌跡測試分析軟件有標(biāo)準(zhǔn)圓軌跡測試模塊、空間圓軌跡測試模塊、菱形 軌跡測試模塊以及直線往復(fù)測試模塊組成，各個(gè)測試模塊由參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)采集、實(shí)驗(yàn)分 析、實(shí)驗(yàn)報(bào)告四部分組成。
[0009] 所述標(biāo)準(zhǔn)圓軌跡測試是指獲取兩軸運(yùn)動(dòng)圓軌跡，完成對反向間隙、反響越?jīng)_、橫向 間隙、伺服不匹配、比例不匹配、進(jìn)給率、中心偏置和圓度等8項(xiàng)動(dòng)態(tài)誤差的分析，并繪制機(jī) 床的圓誤差圖譜。
[0010] 所述空間圓軌跡測試是指獲取三軸運(yùn)動(dòng)空間圓軌跡，完成空間圓度、反向間隙、反 向越?jīng)_等動(dòng)態(tài)誤差的分析，并繪制機(jī)床的空間圓誤差圖譜。
[0011] 所述菱形軌跡測試是指獲取兩軸運(yùn)動(dòng)菱形軌跡，完成對輪廓誤差的分析，并繪制 機(jī)床菱形誤差圖譜。
[0012] 所述直線往復(fù)測試是指獲取單軸勻速往返信息，完成對反向間隙、傳動(dòng)誤差的分 析，并繪制機(jī)床傳動(dòng)誤差圖譜。
[0013] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：利用數(shù)控機(jī)床內(nèi)置的編碼器、光柵尺獲取數(shù)控機(jī)床的位置信號， 方法簡捷、成本低、對機(jī)床的運(yùn)行無影響。利用外置位置傳感器獲取數(shù)控機(jī)床的位置信號， 可以獲取機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)傳動(dòng)鏈最末端的位置信息，精度高。該測試系統(tǒng)可以同時(shí)對不同信 號格式多通道進(jìn)行同時(shí)數(shù)據(jù)采集，效率高。本發(fā)明可以給出機(jī)床的標(biāo)準(zhǔn)圓軌跡測試、空間圓 軌跡測試、菱形軌跡測試以及直線往復(fù)測試方法，軌跡明確、設(shè)置操作簡單、分析結(jié)果有效。 本發(fā)明實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的精度檢測，為數(shù)控機(jī)床的調(diào)試及驗(yàn)收提供了有效的工具。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014] 圖1是本發(fā)明的數(shù)據(jù)采集原理圖。
[0015] 圖2本發(fā)明的軟件模塊組成圖。
[0016] 圖3本發(fā)明的標(biāo)準(zhǔn)圓軌跡測試模塊操作流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。
[0018] 一種數(shù)控機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)軌跡測試分析系統(tǒng)，由硬件和軟件兩部分組成，參照圖1，硬件 部分采集數(shù)控機(jī)床的內(nèi)置編碼器、光柵尺信號和外置位置傳感器信號，能夠?qū)崿F(xiàn)同步采集 多通道信號，利用數(shù)據(jù)采集卡實(shí)現(xiàn)對數(shù)控機(jī)床內(nèi)置編碼器、光柵尺信號以及外置位置傳感 器信號進(jìn)行同步或異步采集，并利用標(biāo)準(zhǔn)軌跡測試分析的軟件實(shí)現(xiàn)對信息的分析及處理。
[0019] 所述同步采集多通道信號是指能夠?qū)崿F(xiàn)1VPP信號、TTL信號、Endat信號的多信號 格式同步采集，同步采集最高采樣頻率ΙΟΚΗζ，最低采樣頻率500Hz。
[0020] 參照圖2,所述標(biāo)準(zhǔn)軌跡測試分析的軟件有標(biāo)準(zhǔn)圓軌跡測試模塊、空間圓軌跡測 試模塊、菱形軌跡測試模塊以及直線往復(fù)測試模塊組成，各個(gè)測試模塊由參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)采 集、實(shí)驗(yàn)分析、實(shí)驗(yàn)報(bào)告四部分組成。
[0021] 所述標(biāo)準(zhǔn)圓軌跡測試是指獲取兩軸運(yùn)動(dòng)圓軌跡，完成對反向間隙、反響越?jīng)_、橫向 間隙、伺服不匹配、比例不匹配、進(jìn)給率、中心偏置和圓度等8項(xiàng)動(dòng)態(tài)誤差的分析，并繪制機(jī) 床的圓誤差圖譜，參照圖3,標(biāo)準(zhǔn)圓軌跡測試模塊操作流程為：
[0022] 1)首先在實(shí)驗(yàn)設(shè)置頁面設(shè)置試驗(yàn)參數(shù)：選擇lVpp信號通道或TTL信號通道所對 應(yīng)的傳感器；
[0023] 2)設(shè)置運(yùn)行的參數(shù)，設(shè)置測試路徑的運(yùn)行速度、運(yùn)行半徑、采樣頻率、采樣時(shí)間、圓 心坐標(biāo)和越程角；
[0024] 3)保存實(shí)驗(yàn)參數(shù)設(shè)置，自動(dòng)生成G代碼用于運(yùn)行需要檢測的機(jī)床；
[0025] 4)運(yùn)行機(jī)床，同時(shí)在采集頁面進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。采集頁面同步顯示極坐標(biāo)下的圓形 圖和笛卡爾坐標(biāo)下各個(gè)測試軸的位移波形圖，并通過表格實(shí)時(shí)顯示出各個(gè)軸的位移、圓的 半徑、半徑的偏差值；
[0026] 5)在完成數(shù)據(jù)采集后進(jìn)入分析頁面對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，給出圓軌跡測試的圓誤差圖 譜，并給出圓運(yùn)動(dòng)的特性誤差：反向間隙、反響越?jīng)_、橫向間隙、伺服不匹配、比例不匹配、進(jìn) 給率、中心偏置和圓度；
[0027] 6)最后生成機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)圓軌跡測試分析報(bào)告。報(bào)告包含通過數(shù)據(jù)分析所得的圓運(yùn)動(dòng) 特性誤差以及圓誤差圖譜。
[0028] 所述空間圓軌跡測試是指獲取三軸運(yùn)動(dòng)空間圓軌跡，完成空間圓度、反向間隙、反 向越?jīng)_等動(dòng)態(tài)誤差的分析，并繪制機(jī)床的空間圓誤差圖譜。
[0029] 所述菱形軌跡測試是指獲取兩軸運(yùn)動(dòng)菱形軌跡，完成對輪廓誤差的分析，并繪制 機(jī)床菱形誤差圖譜。
[0030] 所述直線往復(fù)測試是指獲取單軸勻速往返信息，完成對反向間隙、傳動(dòng)誤差的分 析，并繪制機(jī)床傳動(dòng)誤差圖譜。
【權(quán)利要求】
1. 一種數(shù)控機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)軌跡測試分析系統(tǒng)，由硬件和軟件兩部分組成，其特征在于：硬 件部分采集數(shù)控機(jī)床的內(nèi)置編碼器、光柵尺信號和外置位置傳感器信號，能夠?qū)崿F(xiàn)同步采 集多通道信號；軟件部分進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)軌跡測試分析，完成標(biāo)準(zhǔn)圓軌跡測試、空間圓軌跡測試、 菱形軌跡測試以及直線往復(fù)測試，獲取圓誤差圖譜、空間圓誤差圖譜、菱形誤差圖譜以及傳 動(dòng)誤差圖譜，實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動(dòng)精度和運(yùn)動(dòng)特性檢測。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)控機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)軌跡測試分析系統(tǒng)，其特征在于：所述同 步采集多通道信號是指能夠?qū)崿F(xiàn)lvpp信號、TTL信號、Endat信號的多信號格式同步采集， 同步采集最高采樣頻率ΙΟΚΗζ，最低采樣頻率500Hz。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)控機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)軌跡測試分析系統(tǒng)，其特征在于：所述標(biāo) 準(zhǔn)軌跡測試分析軟件有標(biāo)準(zhǔn)圓軌跡測試模塊、空間圓軌跡測試模塊、菱形軌跡測試模塊以 及直線往復(fù)測試模塊組成，各個(gè)測試模塊由參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)采集、實(shí)驗(yàn)分析、實(shí)驗(yàn)報(bào)告四部 分組成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)控機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)軌跡測試分析系統(tǒng)，其特征在于：所述標(biāo) 準(zhǔn)圓軌跡測試是指獲取兩軸運(yùn)動(dòng)圓軌跡，完成對反向間隙、反響越?jīng)_、橫向間隙、伺服不匹 配、比例不匹配、進(jìn)給率、中心偏置和圓度等8項(xiàng)動(dòng)態(tài)誤差的分析，并繪制機(jī)床的圓誤差圖 譜。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)控機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)軌跡測試分析系統(tǒng)，其特征在于：所述空 間圓軌跡測試是指獲取三軸運(yùn)動(dòng)空間圓軌跡，完成空間圓度、反向間隙、反向越?jīng)_等動(dòng)態(tài)誤 差的分析，并繪制機(jī)床的空間圓誤差圖譜。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)控機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)軌跡測試分析系統(tǒng)，其特征在于：所述菱 形軌跡測試是指獲取兩軸運(yùn)動(dòng)菱形軌跡，完成對輪廓誤差的分析，并繪制機(jī)床菱形誤差圖 譜。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)控機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)軌跡測試分析系統(tǒng)，其特征在于：所述直 線往復(fù)測試是指獲取單軸勻速往返信息，完成對反向間隙、傳動(dòng)誤差的分析，并繪制機(jī)床傳 動(dòng)誤差圖譜。
【文檔編號】G05B19/406GK104122840SQ201410340624
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年7月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月17日
【發(fā)明者】姜歌東, 竇成東, 史建強(qiáng), 王恪典, 陶濤, 張東升, 沈健, 徐仁愷 申請人:西安交通大學(xué)