CN112405114B - 机床误差的补偿方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种机床误差的补偿方法和系统，其中补偿方法包括以下步骤：根据目标产品的尺寸加工生成定标模型；获取第一误差diff1，第一误差为定标模型的实际尺寸与目标产品的尺寸def的差；获取实测尺寸tru，实测尺寸tru为定标模型在目标机床上测得的尺寸；获取补偿值con，补偿值con＝def+diff1‑tru；将补偿值con补偿至目标机床以供进行工件加工。本发明能够实现对机床误差的全面补偿，提高机床加工的精度。
Description
技术领域
本发明属于机床误差补偿技术领域，尤其涉及一种机床误差的补偿方法和系统。
背景技术
机床本身的部件可能与理论尺寸之间存在误差，所以，在组装后，机床本身会存在误差。材料或者加工流程存在误差，例如，机床在加工过程中产生的机械变形或因为温度变化而导致机床结构变形，因此，使用机床进行加工的过程中，常常出现加工的工件尺寸和理论尺寸有偏差。
为了减小加工的工件尺寸和理论尺寸之间的偏差，往往通过螺距补偿、结构补偿和反向补偿以及热变形补偿等方法，来实现对机床精度的补偿。然而，这些方法也存在缺陷。例如，为了获取补偿数据，需要采用不同的测量设备，而且有些测量设备的价格昂贵，为机床精度的补偿增加了成本。并且，测量设备本身的精度也会影响补偿数据的获取精度。另外，通过上述补偿，虽然加工精度会有一定程度的提高，但是机床整体的各种误差，并没有得到全部补偿，补偿的精度不够高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术中机床误差补偿的精度低的缺陷，提供一种机床误差的补偿方法和系统。
本发明通过以下技术方案解决上述技术问题：
本发明提供一种机床误差的补偿方法，包括以下步骤：
S1、根据目标产品的尺寸加工生成定标模型；
S2、获取第一误差diff1，第一误差为定标模型的实际尺寸与目标产品的尺寸def的差；
S3、获取实测尺寸tru，实测尺寸tru为定标模型在目标机床上测得的尺寸；
S4、获取补偿值con，补偿值con＝def+diff1-tru；
S5、将补偿值con补偿至目标机床以供进行工件加工。
较佳地，步骤S2包括：采用三坐标测量设备获取第一误差diff1。
较佳地，步骤S3包括：
S31、将定标模型放置于目标机床上，并采用四面分中的方式确定定标模型的位置；
S32、采用至少三个点进行平面拟合的方式确定定标模型的方位；
S33、采用设置于目标机床上的探针测量定标模型上的点位信息以获取实测尺寸tru。
较佳地，步骤S5包括：
根据目标产品的尺寸def和补偿值con，通过B-Spline(B样条曲线)曲面构建第一补偿面，并且根据目标机床的坐标系的Z轴方向构建多层第二补偿面；根据第一补偿面和第二补偿面进行插值以构建三维补偿模型；三维补偿模型用于供目标机床进行工件加工。
本发明还提供一种机床误差的补偿系统，包括模型生成单元、误差获取单元、实测尺寸获取单元、补偿单元；
模型生成单元用于根据目标产品的尺寸加工生成定标模型；
误差获取单元用于获取第一误差diff1，第一误差为定标模型的实际尺寸与目标产品的尺寸def的差；
实测尺寸获取单元用于获取实测尺寸tru，实测尺寸tru为定标模型在目标机床上测得的尺寸；
补偿单元用于获取补偿值con，补偿值con＝def+diff1-tru；
补偿单元用于还用于将补偿值con补偿至目标机床以供进行工件加工。
较佳地，误差获取单元包括三坐标测量设备。
较佳地，实测尺寸获取单元在定标模型放置于目标机床上时，并采用四面分中的方式确定定标模型的位置；
实测尺寸获取单元还用于采用至少三个点进行平面拟合的方式确定定标模型的方位；
实测尺寸获取单元包括设置于目标机床上的探针，探针用于测量定标模型上的点位信息以获取实测尺寸tru。
较佳地，补偿单元还用于根据目标产品的尺寸def和补偿值con通过B-Spline曲面构建第一补偿面，补偿单元还用于根据目标机床的坐标系的Z轴方向构建多层第二补偿面；补偿单元还用于根据第一补偿面和第二补偿面进行插值以构建三维补偿模型；三维补偿模型用于供目标机床进行工件加工。
本发明的积极进步效果在于：本发明能够实现对机床误差的全面补偿，提高机床加工的精度。
附图说明
图1为本发明的一较佳实施例的机床误差的补偿方法的流程图。
图2为本发明的一较佳实施例的机床误差的补偿方法的定标模型的示意图。
图3为本发明的一较佳实施例的机床误差的补偿方法的步骤S103的流程图。
图4为本发明的一较佳实施例的机床误差的补偿系统的结构示意图。
具体实施方式
下面通过一较佳实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
本实施例提供一种机床误差的补偿方法，参照图1，该补偿方法包括以下步骤：
步骤S101、根据目标产品的尺寸加工生成定标模型。即，在一台机床上根据设计好的目标产品的尺寸加工得到一件模型，将该模型作为定标模型。该定标模型的尺寸与目标产品的尺寸之间存在误差，该误差是由该机床引入的。图2示出了加工生成的一种定标模型的示意图。该定标模型为三维模型，具有阶梯状结构。在其他可选的实施方式中，可以设置更加复杂的定标模型。
步骤S102、获取第一误差diff1。第一误差为定标模型的实际尺寸与目标产品的尺寸def的差。作为一种可选的实施方式，采用三坐标测量设备获取第一误差diff1。三坐标测量设备具备检测定标模型的实际尺寸与目标产品的尺寸的差的功能。第一误差diff1包括空间三个维度上的误差值。
步骤S103、获取实测尺寸tru。实测尺寸tru为定标模型在目标机床上测得的尺寸。实测尺寸tru包括空间三个维度上的尺寸值。
具体实施时，参照图3，步骤S103包括以下步骤：
步骤S1031、将定标模型放置于目标机床上，并采用四面分中的方式确定定标模型的位置。定标模型放置于目标机床上的位置为采用目标机床进行实际加工时工件所安装的目标位置。
步骤S1032、采用至少三个点进行平面拟合的方式确定定标模型的方位。根据一个物体上的至少三个点进行平面拟合以确定该物体的方位的技术手段，是本领域技术人员能够实现的，此处不再赘述。
步骤S1033、采用设置于目标机床上的探针测量定标模型上的点位信息以获取实测尺寸tru。实测尺寸即包含了目标机床引入的误差。
在步骤S103之后，执行步骤S104、获取补偿值con。补偿值con＝def+diff1-tru。
步骤S105、将补偿值con补偿至目标机床以供进行工件加工。具体实施时，步骤S105包括：根据目标产品的尺寸def和补偿值con，通过B-Spline曲面构建第一补偿面，并且根据目标机床的坐标系的Z轴方向构建多层第二补偿面；根据第一补偿面和第二补偿面进行插值以构建三维补偿模型；三维补偿模型用于供目标机床进行工件加工。然后，在目标机床上根据三维补偿模型进行工件加工。经过以上补偿，可以对目标机床进行全面的补偿，从而得到高精度的加工产品。
本实施例还提供一种机床误差的补偿系统，参照图4，该补偿系统包括模型生成单元201、误差获取单元202、实测尺寸获取单元203、补偿单元204。
模型生成单元201用于根据目标产品的尺寸加工生成定标模型。在一种可选的实施方式中，模型生成单元201为一台机床。在这台机床上根据设计好的目标产品的尺寸加工得到一件模型，将该模型作为定标模型。该定标模型的尺寸与目标产品的尺寸之间存在误差，该误差是由这台机床引入的。
误差获取单元202用于获取第一误差diff1。第一误差为定标模型的实际尺寸与目标产品的尺寸def的差。作为一种可选的实施方式，误差获取单元202为三坐标测量设备。三坐标测量设备具备检测定标模型的实际尺寸与目标产品的尺寸的差的功能。
实测尺寸获取单元203用于获取实测尺寸tru。实测尺寸tru为定标模型在目标机床上测得的尺寸。
具体实施时，实测尺寸获取单元203在定标模型放置于目标机床上时，并采用四面分中的方式确定定标模型的位置。定标模型放置于目标机床上的位置为采用目标机床进行实际加工时工件所安装的目标位置。
实测尺寸获取单元203还用于采用至少三个点进行平面拟合的方式确定定标模型的方位。
实测尺寸获取单元203包括设置于目标机床上的探针，探针用于测量定标模型上的点位信息以获取实测尺寸tru。实测尺寸即包含了目标机床引入的误差。
补偿单元204用于获取补偿值con。补偿值con＝def+diff1-tru。
补偿单元204用于还用于将补偿值con补偿至目标机床以供进行工件加工。具体实施时，补偿单元204还根据目标产品的尺寸def和补偿值con通过B-Spline曲面构建第一补偿面，补偿单元204还用于根据目标机床的坐标系的Z轴方向构建多层第二补偿面；补偿单元204还用于根据第一补偿面和第二补偿面进行插值以构建三维补偿模型；三维补偿模型用于供目标机床进行工件加工。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种机床误差的补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、根据目标产品的尺寸加工生成定标模型，所述定标模型为三维模型，具有阶梯状结构；
S2、获取第一误差diff1，所述第一误差为所述定标模型的实际尺寸与所述目标产品的尺寸def的差；
S3、获取实测尺寸tru，所述实测尺寸tru为所述定标模型在目标机床上测得的尺寸；
S4、获取补偿值con，所述补偿值con＝def+diff1-tru；
S5、将所述补偿值con补偿至所述目标机床以供进行工件加工。
2.如权利要求1所述的机床误差的补偿方法，其特征在于，步骤S2包括：采用三坐标测量设备获取所述第一误差diff1。
3.如权利要求1所述的机床误差的补偿方法，其特征在于，步骤S3包括：
S31、将所述定标模型放置于所述目标机床上，并采用四面分中的方式确定所述定标模型的位置；
S32、采用至少三个点进行平面拟合的方式确定所述定标模型的方位；
S33、采用设置于所述目标机床上的探针测量所述定标模型上的点位信息以获取所述实测尺寸tru。
4.如权利要求1所述的机床误差的补偿方法，其特征在于，步骤S5包括：
根据所述目标产品的尺寸def和所述补偿值con，通过B-Spline曲面构建第一补偿面，并且根据所述目标机床的坐标系的Z轴方向构建多层第二补偿面；根据所述第一补偿面和所述第二补偿面进行插值以构建三维补偿模型；所述三维补偿模型用于供所述目标机床进行工件加工。
5.一种机床误差的补偿系统，其特征在于，包括模型生成单元、误差获取单元、实测尺寸获取单元、补偿单元；
所述模型生成单元用于根据目标产品的尺寸加工生成定标模型，所述定标模型为三维模型，具有阶梯状结构；
所述误差获取单元用于获取第一误差diff1，所述第一误差为所述定标模型的实际尺寸与所述目标产品的尺寸def的差；
所述实测尺寸获取单元用于获取实测尺寸tru，所述实测尺寸tru为所述定标模型在目标机床上测得的尺寸；
所述补偿单元用于获取补偿值con，所述补偿值con＝def+diff1-tru；
所述补偿单元用于还用于将所述补偿值con补偿至所述目标机床以供进行工件加工。
6.如权利要求5所述的机床误差的补偿系统，其特征在于，所述误差获取单元包括三坐标测量设备。
7.如权利要求5所述的机床误差的补偿系统，其特征在于，所述实测尺寸获取单元在所述定标模型放置于所述目标机床上时，并采用四面分中的方式确定所述定标模型的位置；
所述实测尺寸获取单元还用于采用至少三个点进行平面拟合的方式确定所述定标模型的方位；
所述实测尺寸获取单元包括设置于所述目标机床上的探针，所述探针用于测量所述定标模型上的点位信息以获取所述实测尺寸tru。
8.如权利要求5所述的机床误差的补偿系统，其特征在于，所述补偿单元还用于根据所述目标产品的尺寸def和所述补偿值con通过B-Spline曲面构建第一补偿面，所述补偿单元还用于根据所述目标机床的坐标系的Z轴方向构建多层第二补偿面；所述补偿单元还用于根据所述第一补偿面和所述第二补偿面进行插值以构建三维补偿模型；所述三维补偿模型用于供所述目标机床进行工件加工。
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