數(shù)控機床在線檢測路徑技術(shù)探究

徐玉濤，岳宗平，馬文魁，李亞萍

（1.河南明璽智能裝備有限公司，河南鄭州 450001；2.河南機電職業(yè)學(xué)院，河南鄭州 451191）

0 引言

數(shù)控機床可以對加工零件進行在線檢測，其檢測系統(tǒng)一般分為兩種方式：一種是不使用計算機，直接調(diào)用機床程序即可；另一種是需要開發(fā)人員開發(fā)宏程序庫，以計算機為依托輔助編程系統(tǒng)，根據(jù)開發(fā)程序庫實時生成檢測程序，檢測程序再傳輸?shù)綌?shù)控系統(tǒng)[1]。數(shù)控機床的主要功能是對零件進行精確加工，當一批零件開始加工時，需要對夾具以及零件的裝卡、找正、原點，首件設(shè)備以及工序等進行檢測[2]。目前有3 種方法可以完成上述檢測，分別為手工檢測、離線檢測和在線檢測[3]。

在線檢測系統(tǒng)也稱實時檢測系統(tǒng)，是在數(shù)控機床加工過程中實時對刀具的方向進行檢測，并依據(jù)檢測結(jié)果對刀具做出相應(yīng)的處理[4]。在線檢測系統(tǒng)是一種基于計算機進行自動控制的檢測技術(shù)，其中的檢測過程是由數(shù)控程序控制[5]。

本文基于MATLAB 軟件進行開發(fā)，并設(shè)計人機對話窗口，滿足非專業(yè)人員對數(shù)控機床的操控。針對具有CAD 模型的零件進行在線實時檢測，通過對規(guī)定距離測點數(shù)據(jù)的讀取，自動規(guī)劃在線檢測路徑，并生成可直接用于數(shù)控機床的在線檢測代碼（圖1）。本文對數(shù)控機床自動在線檢測路徑的探究，增加了機床的可操作性、實時性，提高了零件檢測的精度。

圖1 人機對話窗口

1 測點數(shù)據(jù)的讀取

在人機對話窗口點擊采樣點坐標按鈕，依次選取待測點三維坐標和U、V 矢量的*.txt 文本文件。根據(jù)*.txt 文件顯示待測點信息，當信息讀取完成后，可在采樣點坐標文本框內(nèi)顯示采樣點的坐標數(shù)據(jù)，根據(jù)采樣點具體數(shù)據(jù)信息可判斷路徑的精確性，在圖形交互界面顯示待測零件形貌，滿足各種零件的可視性（圖2）。

圖2 采樣點坐標

2 矢量信息的讀取

矢量數(shù)據(jù)信息的讀取主要是為了使測頭能夠沿著測點的法向方向與零件接觸，切向矢量主要用于調(diào)整測頭的位姿，特別是對于五軸數(shù)控機床在線檢測，能夠有效避免測頭與工件碰撞。點擊讀取法向矢量和讀取切向矢量按鈕，分別選取測點法向和切向矢量的*.txt 文本文件。信息讀取完成后，可在法向矢量和切向矢量文本框內(nèi)顯示矢量數(shù)據(jù)信息，可在圖像交互界面顯示測點法向和切向矢量方向，若矢量方向與待測方向相反，則點擊法向矢量反向和切向矢量反向按鈕，調(diào)整矢量方向（圖3）。

圖3 矢量信息

3 檢測路徑規(guī)劃及檢測代碼生成

待測點坐標數(shù)據(jù)與矢量信息讀取完成后，在測點進給速度、定位距離、定位速度、回退距離和測頭半徑文本對話框輸入相關(guān)測量參數(shù)，根據(jù)設(shè)置人機界面直接點擊生成檢測程序按鈕，檢測路徑由軟件自動規(guī)劃生成（圖4）。路徑規(guī)劃完成后，可在圖形交互界面顯示路徑規(guī)劃線路，自動彈出檢測路徑數(shù)控代碼（圖5），生成的路徑可為數(shù)控機床的加工提供精確參考，降低企業(yè)次品率。

圖4 規(guī)劃路徑

圖5 顯示代碼

4 結(jié)束語

應(yīng)用MATLAB 軟件針對數(shù)控機床實時在線檢測開發(fā)宏程序，并根據(jù)企業(yè)具體要求設(shè)計人機對話窗口，依據(jù)開發(fā)的宏程序自動識別CAD 模型，并自動識別模型待測點，根據(jù)點位自動生成路徑和代碼，應(yīng)用到數(shù)控機床，完成數(shù)控機床自動在線實時檢測。人機對話窗口可滿足非專業(yè)人員的可操作性。通過實驗對比，本次宏程序增加了人機操作界面，滿足了設(shè)備的可視性，而且縮短了常規(guī)檢測時間，精度達到98%以上，能夠滿足大多數(shù)企業(yè)對零件加工的精度要求，具有一定的實用性。