專利名稱：程序化自動測量與手動測量混合的機床及其在線測量方法
技術領域：
本發明涉及一種數控機床，更具體地說，涉及精密加工中實現混合測量的數控機床。
背景技術：
在數控機床上安裝在線測量系統，對工件及刀具在加工過程中和結束后對有嚴格要求的尺寸進行檢測，測量系統會自動完成尺寸檢測，修正刀具，建立坐標系等工作，這就是數控機床的在線測量系統。在數控機床上的測量可以避免被測零件在數控機床和測量機間反復拆卸、裝卡，定位安裝基準不一致，切削應力釋放等原因造成的測量誤差。現有技術的數控機床上的測量系統，如圖I所示由以下幾部分構成 測頭包括工件測頭和刀具測頭，是高重復精度位置開關。測頭通常采用機械觸點與光電開關結合，將機械觸碰信號轉化為電信號，即形成測頭觸發信號。測頭觸發信號通常接入數控系統的快速1/0，從而保證數控系統能夠通過周期性地檢測，得到測頭被觸發的信息。對于不指定測頭專用I/o點的數控系統而言，測頭信號需要通過PLC系統編程轉換為對特定機械結構運動坐標反饋的鎖存控制信號。通常測量動作是令機械結構按特定方向運動，直到測頭觸發信號被感知，即停止運動。測量動作指令通常是由測量系統軟件發出的，測量動作指令可以是用戶可編程，或來自用戶手動操作，也可以是固化于系統中的。測量動作指令通常會送到數控系統插補器中實現對伺服系統的控制，由伺服系統帶動機械傳動機構執行測量動作。目前，公知的數控系統的自動測量方式采用G代碼(例如Fanuc的G31測量指令)描述測量測量運動軌跡；數控系統或PLC系統在執行該代碼的時候查詢測頭信號情況；系統發現測頭信號到位后將當前坐標保存到可供用戶程序訪問的宏變量中；用戶測量程序可以應用宏語言提供的運算符，對包括保存測頭觸發位置坐標的宏變量進行運算，得到被測幾何特征尺寸。上述測量過程中，測量動作的行程是程序既定的，難于在測量過程中調整，僅能實現針對特定零件的測量，不能適應相似幾何特征的工件族的測量，甚至不能適應工件姿態的變化，存在較大的工藝局限性。目前，公知的數控系統的手動測量方式下，僅能向用戶提示被測點的坐標，無法進行程序化的計算，尚需人工記錄坐標點，人工計算相關的幾何特征尺寸，為實際加工帶來許多不便。綜上所述，現有技術的數控系統自動測量和手動測量都存在較大的工藝局限性。
發明內容
本發明為了克服現有數控裝置自動測量與手動測量的缺陷，拓展數控機床在線測量系統的工藝能力，提出一種程序化自動測量與手動測量混合的數控機床在線測量方法。該方法利用自動測量的執行流程，在測量動作服務器的支持下實現手動測量動作與自動測量流程的同步；既發揮了自動測量的可編程運算的能力，又兼顧了手動點位測量的靈活性，從而拓展了數控機床在線測量的工藝能力。為了達到上述目的，本發明提供了一種程序化自動測量與手動測量混合的機床，包括數控加工程序操作器、人機交互單元、程序代碼解析器，設有測量運動服務器的插補器;其中，所述數控加工程序操作器，用于加載測量程序或包含測量工序的自動加工程序，送所述程序代碼解析器解析；所述人機交互單元，用于接收操作者要求手動測量操作的指令或參數，送所述插補器；所述程序代碼解析器，用于解析測量程序或包含測量工序的自動加工程序；具體說，解析執行用戶自動加工程序中的宏指令，包括表達式計算、循環、調轉、邏輯判斷或系統參數或宏變量的讀寫操作；尤其對測量程序或包含測量工序的自動加工程序中的測量指令進行解析，并調用所述插補器中的測量運動服務器；同時利用解析執行用戶自動加工程序 中的宏指令的能力進行被測幾何特征的計算；此外，所述程序代碼解析器還用于鎖定運行的狀態，在處理到自動測量指令和手動測量指令時進入鎖定狀態，等待所述插補器中處理自動測量或手動測量運動服務請求的測量運動服務器執行測量動作完畢后，由所述插補器解除對程序代碼解析器的鎖定狀態，所述程序代碼解析器將繼續運行；所述插補器，用于執行自所述程序代碼解析器和所述人機交互單元的程序或指令，包括直線、圓弧或其他常規幾何軌跡運動服務請求程序或指令；此外，所述插補器中的測量運動服務器，用于處理來自于所述程序代碼解析器或所述人機交互單元發出的測量運動請求，包括依據測量運動請求所示的運動方向進行直線插補數據計算和輸出，監測測頭觸發信號；當發現測頭觸發信號，進行運動請求所示的運動方向的減速插補，運動停止后解除所述程序代碼解析器的運行鎖定，另其繼續運行；此外，機床還包括PLC子系統，用于負責數控系統基本的邏輯控制功能外，將快速I/O接口接入的測頭觸發信號，轉化為數控系統軟件可以訪問的系統變量；伺服位置閉環控制器，用于接收插補器計算結果，并根據結果及伺服位置信息對伺服驅動進行位置閉環控制，從而控制電機帶動執行機構運動；所述還伺服位置閉環控制器設置有反饋鎖存器，用于在測頭觸發信號的控制下實現對反饋計數器的鎖存。本發明還提供了上述程序化自動測量與手動測量混合的機床的在線測量方法，包括如下步驟SI、機床根據測量程序或者包含測量工序的自動加工程序代碼開始運行；S2、當運行至所述測量程序或者包含測量工序的自動加工程序代碼中出現自動測量指令時，機床依據自動測量動作指定的運動方向進行直線運動，直到測頭被觸碰并產生測頭觸發信號，進行減速停止；由測頭觸發信號被感知時刻的機床運動坐標被鎖存，并被轉存到測量程序或加工程序訪問的系統變量或宏變量中；S3、當運行至所述測量程序或者包含測量工序的自動加工程序代碼中出現手動測量指令時，機床停止運動，自動運行模式被鎖定，手動運行模式有效，等待用戶手動操作機床；其間測頭觸發信號一直被監控，直到測頭被觸碰并產生測頭觸發信號，進行減速停止；由測頭觸發信號被感知時刻的機床運動坐標被鎖存，并被轉存到測量程序或加工程序訪問的系統變量或宏變量中；當測頭觸發信號被監測到與手動運動結束標志條件雙重滿足后，自動運行模式的鎖定狀態被解除；S4、所述測量程序或者包含測量工序的自動加工程序代碼被繼續執行，包括利用存儲測頭觸發信號時刻的坐標位置的系統變量或宏變量進行運算，得到被測幾何特征的尺寸，或者執行修改坐標系、刀具幾何參數；執行測量程序或者包含測量工序的自動加工程序中的其他代碼直至程序終止。本發明一種機床數控系統在線工件及刀具的測量系統，能夠實現自動測量與手動測量的混合編程，為程序化的測量提供了更多調整機會，支持同工藝特征的零件族的測量，拓展了測量程序的工件適用范圍，簡化了被測工 件安裝調整時間。本發明利用自動測量的執行流程，在測量動作服務器的支持下實現手動測量動作與自動測量流程的同步；既發揮了自動測量的可編程運算的能力，又兼顧了手動點位測量的靈活性，從而拓展了數控機床在線測量的工藝能力。
圖I是現有技術數控機床上測量系統的構成結構原理框圖；圖2是本發明數控機床上測量系統的構成結構原理框圖；圖3是一種具體實現本發明數控機床上測量系統的結構示意圖；圖4是測量運動服務器的算法流程示意圖；圖5是圖4中加速插補算法的流程示意圖；圖6是圖4中勻速插補算法的流程示意圖；圖7是圖4中減速插補算法的流程示意圖；圖8是程序代碼解析器實現流程的示意圖。
具體實施例方式本發明一種程序化自動測量與手動測量混合的機床測量系統，由以下相關組成部分構成，如圖2所示PLC子系統。本發明公開的PLC子系統除了負責數控系統基本的邏輯控制功能外，還負責將快速I/o接口接入的測頭觸發信號，轉化為數控系統軟件可以訪問的系統變量。該系統變量可以被測量相關模塊主動地周期性地查詢，也可以由PLC子系統通過消息機制或回調函數機制主動通知測量相關模塊。伺服位置閉環控制器。負責接收插補器計算結果，并根據該結果及伺服位置信息對伺服驅動進行位置閉環，從而控制電機帶動執行機構實現精確的位置運動。本發明公開的伺服位置閉環控制器除了負責上述工作，還具備反饋鎖存器，在測頭觸發信號的控制下實現對反饋計數器的鎖存。程序代碼解析器。負責解析用戶編寫的自動加工程序；為滿足插補器的輸入需要進行數據轉化；解析執行用戶自動加工程序中的宏指令，包括表達式計算、循環、調轉、邏輯判斷及系統參數和宏變量的讀寫操作。本發明公開的程序代碼解析器除了負責上述工作，還對測量程序或包含測量工序的自動加工程序中的測量指令進行解析，并調用插補器中的測量運動服務器。本發明公開的程序代碼解析器還利用解析執行用戶自動加工程序中的宏指令的能力進行被測幾何特征的計算。為了支持程序化自動測量和手動測量的混合操作，本發明公開的程序代碼解析器具有鎖定運行的狀態，即暫停運行直到被外部解除鎖定。在程序代碼解析器處理到自動測量指令和手動測量指令時進入鎖定狀態，等待插補器中處理自動測量或手動測量運動服務請求的測量運動服務器執行測量動作完畢后，由插補器解除對程序代碼解析器的鎖定狀態，程序代碼解析器將繼續運行。插補器。負責對來自程序代碼解析器和界面手動操作的運動服務請求。這些運動服務請求包括直線、圓弧等常規幾何軌跡。為了支持程序化自動測量和手動測量的混合操作，本發明公開的插補器中包括測量運動服務 器，主要負責處理來自于程序代碼解析器或數控人機交互子系統發出的測量運動請求，包括依據測量運動請求所示的運動方向進行直線插補數據計算和輸出，監測測頭觸發信號；發現測頭觸發信號后，進行運動請求所示的運動方向的減速插補，運動停止后解除程序代碼解析器的運行鎖定，另其繼續運行。本發明還公開了一種程序化自動測量與手動測量混合的機床測量系統的運行方法，包括如下步驟SI、數控機床根據測量程序或者包含測量工序的自動加工程序代碼開始運行；S2、當運行至所述測量程序或者包含測量工序的自動加工程序代碼中出現自動測量指令時，數控系統控制下數控機床依據自動測量動作指定的運動方向進行直線運動，直到測頭被觸碰并產生測頭觸發信號，進行減速停止。由測頭觸發信號被感知時刻的機床運動坐標被鎖存，并被轉存到測量程序或加工程序可以訪問的系統變量或宏變量中。S3、當運行至所述測量程序或者包含測量工序的自動加工程序代碼中出現手動測量指令時，數控系統控制下的數控機床停止運動，自動運行模式被鎖定，手動運行模式有效，等待用戶手動操作機床；其間測頭觸發信號一直被監控，直到測頭被觸碰并產生測頭觸發信號，進行減速停止。由測頭觸發信號被感知時刻的機床運動坐標被鎖存，并被轉存到測量程序或加工程序可以訪問的系統變量或宏變量中。當測頭觸發信號被監測到與手動運動結束標志條件雙重滿足后，自動運行模式的鎖定狀態被解除。S4、所述測量程序或者包含測量工序的自動加工程序代碼被繼續執行，包括利用存儲測頭觸發信號時刻的坐標位置的系統變量或宏變量進行運算，得到被測幾何特征的尺寸，或者執行修改坐標系、刀具幾何參數。執行測量程序或者包含測量工序的自動加工程序中的其他代碼直至程序終止。本發明的技術方案主要利用自動測量的執行流程，在測量動作服務器的支持下實現手動測量動作與自動測量流程的同步。自動測量程序的運行機制與自動加工程序基本相同，均能實現運動、運動所需的運算(宏變量的可編程運算)和對系統變量的訪問和修改操作。與通常意義上的自動加工程序不同的是自動測量程序支持測量的專用指令，包括自動測量指令和手動測量指令。自動測量指令，主要行為是指令向測量運動服務器發出測量運動請求，并指定方向的運動。測量運動服務器屬于插補器的一部分。測量運動服務器依據運動方向，執行測量運動必須的插補運算，同時監控測頭觸發信號。當發現測頭到位信號后即實現減速停止運動，將檢測到測頭觸發信號瞬間的坐標值計入自動測量程序可以訪問的系統變量存儲區域或宏變量存儲區。手動測量指令，主要行為是令自動測量程序暫停并鎖定，等待手動測量。此后測量運動服務器接受的運動請求執行過程中均監控測頭觸發信號。當手動服務器發現測頭觸發信號后即實現減速停止運動，將檢測到測頭觸發信號瞬間的坐標值計入自動測量程序可以訪問的系統變量存儲區域或宏變量存儲區。隨后運動服務器即解除對測頭觸發信號的監控，并，令原測量程序可以繼續解析執行。上述指令的格式可以參考標準的G代碼格式進行擴展，也便于與自動加工程序中其他數控功能G代碼采用同樣的解析處理流程(包括詞法分析與語法檢查)。通過上述指令可以實現了自動測量與手動測量的基本動作。此后，由宏變量接受測頭觸發時數控系統查詢到的實時坐標信息，通過自動測量程序支持的可編程運算，得到所需的幾何特征信息，即得到測量結果。實施例本發明提出的控制方法依據數控系統選用的不同的操作系統和開發工具有多種實現方式。圖3展示了本發明的一種實現方式。系統由數控系統硬件、實時操作系統、數控系統軟件三大部分構成。數控系統硬件，可以有多種計算機系統構成，例如X86PC構架、ARM處理器構架、DSP處理器構架、單片機構架以及多個上述處理器構成的多CPU構架。中央處理器CPU通過內部計算機總線與其他設備連接，包括數控系統所必需的實時鐘、伺服及I/o設備接口、存儲介質和顯示設備及輸入設備。采用X86PC構架的硬件系統可以用機內8253或其兼容時鐘體系作實時鐘；可通過PCI總線或ISA總線接口模擬量輸出卡和數字量輸入輸出卡實現伺服及I/O設備接口，對于現場總線接口的伺服及I/O設備，可采用相應現場總線通訊接口卡實現伺服及I/O設備接口 ；可采用標準硬盤或SD卡、CF卡作為文件系統存儲介質。本發明涉及的測頭類設備，包括工件測頭和刀具測頭的測頭觸發電氣信號可被處理為高速數字輸入信號量，通過I/O設備接口接入數控系統。實時操作系統可以選用VxWorks, RTLinux等專業的實時操作系統，也可以選用Windows結合實時擴展RTX,或在系統性能要求較低時選擇Windows CE等具有一定軟實時特征的操作系統。實時操作系統中除了支持常規的文件管理及存儲介質驅動和圖形用戶接口 GUI，主要通過實時鐘定時中斷處理程序作為實現周期性地實時任務調度。數控設備驅動可以采用實時操作系統提供的標準驅動程序開發框架，封裝對伺服及I/O設備接口的數據操作，這些數據包括對伺服的指令及對I/O的指令，也包括采集來自伺服的反饋數據及I/O的數據，也包括本發明涉及的測頭觸發信號。數控系統軟件可用實時操作系統支持的應用程序開發工具來開發，例如RTLinux操作系統支持的GCC開發環境，對于選擇Windows+RTX作為實時操作系統的選擇VC開發環境進行數控系統軟件的開發。數控系統軟件主要包括多個實時任務程序代碼解析器、插補器、PLC子系統。依據不同的實時操作系統的工作方式，上述實時任務可以是實時線程，也可以是能夠被實時任務調度系統加載運行的循環函數體。數控軟件各部分實現的原理如下數控加工程序文件操作器，負責從數控系統得文件系統中打開被選擇的文件，也包括測量程序文件或包含測量工序的自動加工文件。數控加工程序大多以回車換行字符作為行結束的標志。通常數控加工程序文件操作器處于被調用的運行方式，不具備自主運行的要求，即可以一組服務函數的形式實現，也可以具有一組服務接口的對象實現。、數控人機交互子系統，負責接受來自鍵盤等輸入設備的用戶操作信息，也包括本發明涉及的來自用戶的手動測量操作；同時實現數控系統其他構成單元的信息顯示。在操作系統圖形用戶接口的支持下，數控人機交互子系統可以進程的形式實現，與數控系統軟件的其他構成部分以進程通信的方式進行信息交互，包括共享內存、管道、Socket等；數控人機交互子系統也可以與數控系統軟件的其他部分共用一個進程，以線程的形式實現，則與其它部分共享進程內存空間。在Windows族類操作系統支持下，數控人機交互子系統可以采用MFC提供的Doc/View模式開發實現。不論何種方式，數控人機交互子系統均采用主動運行的工作方式，包括查詢操作輸入和周期性的數據顯示刷新。在Windows族類操作系統支持下，輸入可以采用Windows消息實現，數據顯示刷新可以在timer或多媒體定時器的周期任務中實現刷新觸發。數控人機交互子系統作為主動運行的子系統因其實時性要求比較低，通常可以不納入到實時任務調度中，或以較低的優先級參與任務調度。插補器，負責接受來自程序代碼解析器解析和預處理過的宏觀運動指令(直線、圓弧、NURBS曲線等)；將運動指令插值為伺服設備能夠執行的微觀增量指令，并且嚴格周期(lms，2ms，4ms等)方式通過數控設備驅動向伺服位置閉環控制器輸出。由于對插補器具有嚴格周期輸出的需求，通常插補器以實時線程或實時任務的形式，納入實時任務調度。通常插補器的核心插補算法可以是經典的逐點比較法、數值積分法，也可以其他具有微分功 能的參數方程等算法。本發明公開的插補器中包括測量運動服務器，主要負責處理來自于程序代碼解析器或數控人機交互子系統發出的測量運動請求，包括依據測量運動請求所示的運動方向進行直線插補數據計算和輸出，監測測頭觸發信號；發現測頭觸發信號后，進行運動請求所示的運動方向的減速插補，運動停止后解除程序代碼解析器的運行鎖定，令其繼續運行。測量運動服務器的插補算法同直線插補，可以采用逐點比較法、數值積分法，也可以采用其他具有微分功能的參數方程等算法。測量運動服務請求的輸入包括以下信息■測量運動方向，即進行測頭觸碰運動的運動方向。■測量運動速度，即進行測量運動的速度■測量運動極限，給定一個測頭觸碰運動的運動方向的距離，如果超過上述距離沒有檢到測頭觸碰信號則測量動作終止，并報警測量觸碰失敗。■測量信號到位，來自PLC轉化的測量信號到位標志。測量運動服務器根據此標志進入減速，直至停止。測量運動服務器輸出沿測頭運動方向插補計算的微觀運動增量(每個位置閉環周期的各坐標位置增量)；在測頭減速停止后還將向程序代碼解析器輸出解除鎖定的標志。測量運動服務器的算法流程如圖4-7所示。 系統變量及用戶宏變量存儲及管理器，負責數控系統軟件中各組成部分信息交互必需的系統變量進行統一的注冊(含內存分配)、訪問操作。系統變量及用戶宏變量存儲及管理器屬于被調用的運行方式，不具備自主運行的要求，即可以一組服務函數的形式實現，也可以具有一組服務接口的對象實現。注冊服務接口將為新的系統變量分配內存，并建立一個變量名到內存地址的索引，其間可以包括變量的類型、讀寫屬性、數據范圍等信息以供數據訪問時進行必要的校驗；內存分配可以是連續的，也可以是分散的；注冊完畢后可以返回參數的地址，以供高速實時的數據訪問。訪問操作服務接口及實現通過變量字符串名稱訪問變量的服務，系統變量及用戶宏變量存儲及管理器根據注冊服務生成的索引，實現對系統變量訪問和修改操作。
伺服位置閉環控制器。負責接收插補器計算結果，并根據該結果及伺服位置信息對伺服驅動進行位置閉環，從而控制電機帶動執行機構實現精確的位置運動。伺服位置閉環控制器具有運行調度接口，在實時任務調度子系統調度下嚴格周期性(1ms，2ms, 4ms等)循環運行。位置閉環控制器可以采用常規的PID調節結合前饋控制算法，以給定位置為控制目標，以來自數控設備驅動的電機位置/角度反饋為反饋信息，以伺服驅動的速度控制量為控制輸出；計算得到的速度控制量通過數控設備驅動，最終送達伺服執行。本發明公開的伺服位置閉環控制器除了負責上述工作，還具備反饋鎖存器，在測頭觸發信號的控制下實現對反饋計數器的鎖存。反饋鎖存數據送系統變量及用戶宏變量存儲及管理器，以供程序代碼解析器進行被測幾何特征計算使用。 · PLC子系統，主要負責設備(數控機床)控制所必需的輔助功能，包括冷卻、潤滑、主軸開關等。PLC子系統可以采用梯形圖掃描方式執行，也可以將梯形圖轉化為布爾助記符語言、功能表圖語言、功能模塊圖語言及結構化語句描述語言解釋執行，或將邏輯語言最終編譯為機器語言運行。為了響應數控系統自動加工程序中的^3\1'指令，PLC子系統為程序代碼解析器提供M\S\T指令的服務接口 ；PLC子系統將接受到的M\S\T指令作為觸發相應邏輯子程序的開關，一旦接受來自程序代碼解析器的服務請求則啟動相應的邏輯功能子程序。本發明公開的PLC子系統除了負責數控系統基本的邏輯控制功能外，還負責將快速I/O接口接入的測頭觸發信號，轉化為數控系統軟件可以訪問的系統變量。該系統變量可以被測量相關模塊主動地周期性地查詢，也可以由PLC子系統通過消息機制或回調函數機制主動通知測量相關模塊。 程序代碼解析器，主要負責調用數控加工程序文件操作器服務接口，為插補器提供宏觀數據，具有一定的實時輸出的需求，通常程序代碼解析器以優先級較低的實時線程或實時任務的形式，納入實時任務調度。程序代碼解析器以行為單位獲取數控加工程序；將字符串型的數控加工程序行經過詞法分析(可以選用Lex)。指令類別甄別器在語法分析(可以選用Yacc)的基礎上，針對每個解析出的關鍵字進行分類處理，例如對G代碼的逐一處理，對坐標點的逐一處理，對M、S、T代碼的逐一處理，上述工作由常規運動指令解析器完成，處理結果主要是根據G代碼表征的運動請求結合坐標信息，轉化為與插補器約定的數據結構，通過插補器對程序代碼解析器的接口調用送入插補器。對于指令類別甄別器識別的測量指令，則送入測量指令解析器進行處理。測量指令解析器對測量程序或包含測量工序的自動加工程序中的測量指令進行解析，并調用插補器中的測量運動服務器接口。為了支持程序化自動測量和手動測量的混合操作，本發明公開的程序代碼解析器具有鎖定運行的狀態，即暫停運行直到被外部解除鎖定。在程序代碼解析器處理到自動測量指令和手動測量指令時進入鎖定狀態，等待插補器中處理自動測量或手動測量運動服務請求的測量運動服務器執行測量動作完畢后，由插補器解除對程序代碼解析器的鎖定狀態，程序代碼解析器將繼續運行。程序代碼解析器的算法流程如圖8所示。以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式
，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明披露的技術范圍內，根據本發明的技術方案及其發明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種程序化自動測量與手動測量混合的機床，其特征在于，包括數控加工程序操作器、人機交互單元、程序代碼解析器，設有測量運動服務器的插補器；其中， 所述數控加工程序操作器，用于加載測量程序或包含測量工序的自動加工程序，送所述程序代碼解析器解析； 所述人機交互單元，用于接收操作者要求手動測量操作的指令或參數，送所述插補器； 所述程序代碼解析器，用于解析測量程序或包含測量工序的自動加工程序；具體說，解析執行用戶自動加工程序中的宏指令，包括表達式計算、循環、調轉、邏輯判斷或系統參數或宏變量的讀寫操作；尤其對測量程序或包含測量工序的自動加工程序中的測量指令進行解析，并調用所述插補器中的測量運動服務器；同時利用解析執行用戶自動加工程序中的宏指令的能力進行被測幾何特征的計算；此外，所述程序代碼解析器還用于鎖定運行的狀態，在處理到自動測量指令和手動測量指令時進入鎖定狀態，等待所述插補器中處理自動測量或手動測量運動服務請求的測量運動服務器執行測量動作完畢后，由所述插補器解除對程序代碼解析器的鎖定狀態，所述程序代碼解析器將繼續運行； 所述插補器，用于執行自所述程序代碼解析器和所述人機交互單元的程序或指令，包括直線、圓弧或其他常規幾何軌跡運動服務請求程序或指令；此外，所述插補器中的測量運動服務器，用于處理來自于所述程序代碼解析器或所述人機交互單元發出的測量運動請求，包括依據測量運動請求所示的運動方向進行直線插補數據計算和輸出，監測測頭觸發信號；當發現測頭觸發信號，進行運動請求所示的運動方向的減速插補，運動停止后解除所述程序代碼解析器的運行鎖定，另其繼續運行； 此外，機床還包括 PLC子系統，用于負責數控系統基本的邏輯控制功能外，將快速I/O接口接入的測頭觸發信號，轉化為數控系統軟件可以訪問的系統變量； 伺服位置閉環控制器，用于接收插補器計算結果，并根據結果及伺服位置信息對伺服驅動進行位置閉環控制，從而控制電機帶動執行機構運動；所述還伺服位置閉環控制器設置有反饋鎖存器，用于在測頭觸發信號的控制下實現對反饋計數器的鎖存。
2.一種程序化自動測量與手動測量混合的機床的在線測量方法，其特征在于，包括如下步驟 、 51、機床根據測量程序或者包含測量工序的自動加工程序代碼開始運行； 、52、當運行至所述測量程序或者包含測量工序的自動加工程序代碼中出現自動測量指令時，機床依據自動測量動作指定的運動方向進行直線運動，直到測頭被觸碰并產生測頭觸發信號，進行減速停止；由測頭觸發信號被感知時刻的機床運動坐標被鎖存，并被轉存到測量程序或加工程序訪問的系統變量或宏變量中； 、53、當運行至所述測量程序或者包含測量工序的自動加工程序代碼中出現手動測量指令時，機床停止運動，自動運行模式被鎖定，手動運行模式有效，等待用戶手動操作機床；其間測頭觸發信號一直被監控，直到測頭被觸碰并產生測頭觸發信號，進行減速停止；由測頭觸發信號被感知時刻的機床運動坐標被鎖存，并被轉存到測量程序或加工程序訪問的系統變量或宏變量中；當測頭觸發信號被監測到與手動運動結束標志條件雙重滿足后，自動運行模式的鎖定狀態被解除；·S4、所述測量程序或者包含測量工序的自動加工程序代碼被繼續執行，包括利用存儲測頭觸發信號時刻的坐標位置的系統變量或宏變量進行運算，得到被測幾何特征的尺寸，或者執行修改坐標系、刀具幾何參數；執行測量程序或者包含測量工序的自動加工程序中的其他代碼直至程序終止。
全文摘要
本發明公開了一種程序化自動測量與手動測量混合的機床，其特征在于，包括數控加工程序操作器、人機交互單元、程序代碼解析器，設有測量運動服務器的插補器；還包括PLC子系統和伺服位置閉環控制器。本發明機床數控系統在線工件及刀具的測量系統，能夠實現自動測量與手動測量的混合編程，為程序化的測量提供了更多調整機會，支持同工藝特征的零件族的測量，拓展了測量程序的工件適用范圍，簡化了被測工件安裝調整時間。本發明利用自動測量的執行流程，在測量動作服務器的支持下實現手動測量動作與自動測量流程的同步；既發揮了自動測量的可編程運算的能力，又兼顧了手動點位測量的靈活性，從而拓展了數控機床在線測量的工藝能力。
文檔編號G05B19/401GK102789198SQ201110131129
公開日2012年11月21日 申請日期2011年5月18日 優先權日2011年5月18日
發明者于德海, 劉慶宏, 劉沛, 林猛, 湯洪濤, 王聲文, 王大偉, 白彥慶, 耿文劍, 董大鵬, 陳虎 申請人:大連光洋科技工程有限公司