机床形变数据检测装置及检测方法

本申请涉及计算机，具体而言，涉及一种机床形变数据检测装置及检测方法。

背景技术：

1、数控机床的加工精度受诸多误差源影响，目前主要有直接测量与间接测量两种误差测量方式，直接测量法是直接对机床单项误差进行测量，由于数控机床单项误差太多，导致该方法测量效率低下；间接测量又称误差辨识，具体是通过机床误差模型对其误差进行识别。由于大型数控机床横梁自身大尺寸、大跨距等结构因素，在自身重力作用下，会造成一定程度的变形，且该重力引起的变形误差(力误差)无法忽略。横梁作为数控机床的核心部件，垂直刀架移动对工作台面的平行度是其最重要的精度指标。通过对横梁承载面加工反变形曲线进行补偿，能有效提高机床的精度。因此，准确计算横梁重力变形曲线，能减少横梁力误差，提高数控机床加工精度。为了解决数控机床横梁在重力场影响下发生形变影响机床生产精度问题，但现有技术中通常采用的工艺方法是根据经验，人工设置数控机床横梁弹性变形的值，通过数控程序控制刀架位置补偿数控机床横梁弹性变形误差。这种方法虽然可以在一定程度抵消横梁导轨因受重力产生的弹性变形，从而提高机床的几何精度，但是人工经验设置的值无法真实的反应数控机床横梁弹性变形。

2、针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现思路

1、本申请实施例提供了一种机床形变数据检测装置及检测方法，以至少解决刀架直线度准确性较低的问题。

2、根据本申请实施例的一个方面，提供了一种机床形变数据检测装置，包括：上位机、下位机和多个应变计，其中，所述上位机与所述下位机连接，所述多个应变计分别与所述下位机连接，所述多个应变计沿数控机床轴向方向依次设置在所述数控机床横梁的表面；所述应变计，用于在所述数控机床上的刀架按照预设行程往复运动的情况下，采集刀架在目标位置对应的应变数据，其中，所述目标位置是预先确定的；所述下位机，用于采集所述刀架在所述目标位置对应的应变数据，并将所述刀架在目标位置对应的应变数据转化为数字信号后传输到所述上位机中；所述上位机，用于根据所述目标位置和所述刀架在目标位置对应的应变数据确定所述数控机床的形变数据。

3、可选地，所述下位机，包括：应变数据采集模块、第一通信模块和数据处理模块，其中，所述应变数据采集模块、所述数据处理模块和所述第一通信模块依次连接，所述第一通信模块还与所述上位机连接；所述应变数据采集模块，分别与所述多个应变计连接，用于采集所述刀架在目标位置对应的应变数据，并将所述目标位置和所述目标位置对应的应变数据传输到所述数据处理模块中；所述数据处理模块，用于将所述目标位置和所述目标位置对应的应变数据转化为数字信号，得到目标数据，并将所述目标数据通过所述第一通信模块传输到所述上位机中。

4、可选地，所述下位机中，还包括：电源模块，分别与所述应变数据采集模块、所述数据处理模块和所述第一通信模块连接，所述电源模块用于分配不同的工作电压分别为所述应变数据采集模块、所述第一通信模块和所述数据处理模块供电。

5、可选地，所述应变数据采集模块，包括：桥式传感器接口模块和信号调理电路，所述桥式传感器接口模块的一端与所述应变计连接，所述桥式传感器接口模块的另一端与所述信号调理电路连接；所述桥式传感器接口模块，用于采集所述应变计的电阻值，并将所述应变计的电阻值转换成电压信号；所述信号调理电路，用于对所述电压信号进行滤波和信号放大，得到目标电压信号，所述目标电压信号，用于所述桥式传感器接口模块确定所述应变数据。

6、可选地，所述上位机中还包括：第二通信模块，与所述第一通信模块连接，用于接收所述目标位置和所述目标位置对应的应变数据。

7、可选地，所述应变计，包括：电阻应变片，用于将所述数控机床横梁的尺寸变化值转化为电阻变化值。

8、可选地，所述应变计设置于所述数控机床的两个立柱之间。

9、根据本申请实施例的另一方面，还提供了一种机床形变数据检测方法，包括：响应于启动指令，控制数控机床上的刀架按照预设行程进行往复运动；通过沿数控机床轴向方向依次设置在所述数控机床横梁表面的多个应变计采集刀架在目标位置对应的应变数据；根据所述目标位置和所述目标位置对应的应变数据确定所述数控机床的形变数据。

10、根据本申请实施例的又一方面，还提供了一种计算机设备，包括：存储器，用于存储程序指令；处理器，与存储器连接，用于执行以下功能的程序指令：响应于启动指令，控制数控机床上的刀架按照预设行程进行往复运动；通过沿数控机床轴向方向依次设置在所述数控机床横梁表面的多个应变计采集刀架在目标位置对应的应变数据；根据所述目标位置和所述目标位置对应的应变数据确定所述数控机床的形变数据。

11、根据本申请实施例的又一方面，还提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，上述计算机程序被处理器执行时实现上述机床形变数据检测方法。

12、在本申请实施例中，采用上位机、下位机和多个应变计，其中，所述上位机与所述下位机连接，所述多个应变计分别与所述下位机连接，所述多个应变计沿数控机床轴向方向依次设置在所述数控机床横梁的表面；所述应变计，用于在所述数控机床上的刀架按照预设行程往复运动的情况下，采集刀架在目标位置对应的应变数据；所述下位机，用于采集刀架在目标位置对应的应变数据，并将所述目标位置和所述目标位置对应的应变数据转化为数字信号后传输到所述上位机中；所述上位机，用于根据所述目标位置和所述目标位置对应的应变数据确定所述数控机床的形变数据的方式，通过在沿数控机床轴向方向依次设置在所述数控机床横梁的表面设置多个应变计，达到了准确获取数控机床的形变数据的目的，从而实现了提高机床形变数据获取准确性的技术效果，进而解决了解决相关技术中根据经验获取机床形变数据导致刀架直线度准确性较低的问题。

技术特征：

1.一种机床形变数据检测装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述下位机，包括：

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述下位机中，还包括：

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述应变数据采集模块，包括：

5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述上位机中还包括：

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述应变计，包括：电阻应变片，用于将所述数控机床横梁的尺寸变化值转化为电阻变化值。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述应变计设置于所述数控机床的两个立柱之间。

8.一种机床形变数据检测方法，其特征在于，包括：

9.一种计算机设备，其特征在于，包括：

10.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求8所述方法的步骤。

技术总结本申请公开了一种机床形变数据检测装置及检测方法。其中，该装置包括：上位机、下位机和多个应变计，其中，上位机与下位机连接，多个应变计分别与下位机连接，多个应变计沿数控机床轴向方向依次设置在数控机床横梁的表面；应变计，用于在数控机床上的刀架按照预设行程往复运动的情况下，采集刀架在目标位置对应的应变数据；下位机，用于采集目标位置对应的应变数据，并将目标位置和目标位置对应的应变数据转化为数字信号后传输到上位机中；上位机，用于根据目标位置和目标位置对应的应变数据确定数控机床的形变数据。技术研发人员：秦飞,董一郎,代学武,肖玉聪,崔东亮受保护的技术使用者：中国科学院大学技术研发日：技术公布日：2024/6/11