專利名稱：用于機(jī)床測量的分段線性補(bǔ)償?shù)难b置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于機(jī)床測量的分段線性補(bǔ)償?shù)难b置及其方法。
背景技術(shù)：
目前應(yīng)用于各種機(jī)床上(包括銑床，鏜床，磨床，車床，火花機(jī)等)的測量裝置，普遍采用光柵尺進(jìn)行測量，在測量過程中，為了提高精度，需要進(jìn)行數(shù)據(jù)補(bǔ)償。在線性補(bǔ)償方面，現(xiàn)有技術(shù)主要是全程線性補(bǔ)償，就是對光柵尺進(jìn)行整根補(bǔ)償，全程只有一個(gè)系數(shù)，精度不是很理想；同時(shí)，單片機(jī)的運(yùn)算能力越來越不能滿足高精度測量要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了提供一種用于機(jī)床的高精度數(shù)據(jù)補(bǔ)償?shù)难b置。
本發(fā)明的另一目的是為了提供一種用于機(jī)床的高精度數(shù)據(jù)補(bǔ)償?shù)姆椒ā?br> 本發(fā)明的用于機(jī)床測量的分段線性補(bǔ)償?shù)难b置的主要技術(shù)方案是該裝置包括ARM主控板模塊、光柵尺測量模塊、按鍵、液晶顯示器、筆記本電腦和激光測量儀，其中ARM主控板模塊通過RS232接口與光柵尺測量模塊連接，通過USB接口與筆記本電腦連接，通過ARM主CPU內(nèi)的液晶接口與液晶顯示器連接；筆記本電腦通過PCM20接口與激光測量儀連接。
本發(fā)明的用于機(jī)床測量的分段線性補(bǔ)償?shù)姆椒ǖ闹饕夹g(shù)方案是該方法包括光柵尺的校準(zhǔn)過程和測量補(bǔ)償過程，其中光柵尺的校準(zhǔn)是根據(jù)所要求的分辨率和光柵尺分段的長短來進(jìn)行的，而測量補(bǔ)償則是根據(jù)實(shí)際加工的產(chǎn)品的長短和精度要求來進(jìn)行的。在測量前，用激光測量儀對光柵尺進(jìn)行一次補(bǔ)償數(shù)據(jù)測量，對其進(jìn)行校正，將數(shù)據(jù)分段同步鎖存，存儲為文件，寫入相應(yīng)的參數(shù)表里；在測量時(shí)，先計(jì)算光柵尺測量模塊采集的數(shù)據(jù)對應(yīng)參數(shù)表中的哪一段，再根據(jù)該段的線性補(bǔ)償系數(shù)對所測得的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償。
本發(fā)明采用了分段線性補(bǔ)償技術(shù)，可以將一把光柵尺分成一定的段數(shù)，針對每一段都有一個(gè)補(bǔ)償系數(shù)，這樣可以解決尺的刻度不均勻的情況，段數(shù)越多就越精確，從而使測量精度大大提高，甚至一些不太標(biāo)準(zhǔn)的尺都可以用，達(dá)到了高精度數(shù)據(jù)補(bǔ)償?shù)哪康摹?br>

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例校正光柵尺時(shí)的硬件連接示意圖；圖2是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例校正光柵尺時(shí)的硬件連接立體圖；
圖3是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行測量時(shí)的硬件連接示意圖；圖4是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行測量時(shí)的步驟流程圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，本實(shí)施例的用于機(jī)床測量的分段線性補(bǔ)償?shù)难b置，包括ARM主控板模塊1、光柵尺測量模塊2、按鍵3、液晶顯示器4、筆記本電腦5和激光測量儀6，其中ARM主控板模塊1通過RS232接口與光柵尺測量模塊2連接，通過USB接口與筆記本電腦5連接，通過ARM主CPU內(nèi)的液晶接口與液晶顯示器4連接；筆記本電腦5通過PCM20接口與激光測量儀6連接。另外，如圖2所示，所述光柵尺測量模塊2中的光柵尺7包括4軸X軸光柵尺、Y軸光柵尺、Z軸光柵尺和W軸光柵尺；激光測量儀6由激光頭8、固定靶9和移動靶10組成；ARM主控板模塊1、按鍵3和液晶顯示器4組裝成數(shù)顯表11。
如圖3所示，本實(shí)施例的裝置在測量時(shí)，撤掉激光測量儀6和筆記本電腦5，ARM主控板模塊1先計(jì)算光柵尺測量模塊2采集的數(shù)據(jù)對應(yīng)參數(shù)表中的哪一段，再根據(jù)該段的線性補(bǔ)償系數(shù)對所測得的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償。
上述的ARM主控板模塊1特征如下1.主CPU采用S3C44BOX或S3C2410或S3C24400或AT9200芯片；2.電子硬盤采用K9F2808UOB，內(nèi)存SDRAM采用HY57V641620，固化程序FLASH采用SST39VF160-70-4C；3.與筆記本電腦5通訊的USB接口芯片采用USBN9604-28M；4.S3C44BOX或S3C2410或S3C24400或AT9200芯片直接通過專用接口與液晶屏LM64P89配套使用。
上述的光柵尺測量模塊2特征如下1.主CPU采用80C32或MSP430芯片；2.EEPROM采用27C512；3.RAM采用62256；4.編碼器接口芯片采用AM26LS32；5.通訊芯片采用MAX488。
液晶顯示器4主要顯示各種基本信息和提示信息，還可根據(jù)測量功能的不同顯示測量過程所需的剩余距離。
本實(shí)施例的用于機(jī)床測量的分段線性補(bǔ)償?shù)姆椒ǎü鈻懦?的校準(zhǔn)過程和測量補(bǔ)償過程在測量前，用激光測量儀6對光柵尺7進(jìn)行一次補(bǔ)償數(shù)據(jù)測量，對其進(jìn)行校正，將數(shù)據(jù)分段同步鎖存，存儲為文件，寫入相應(yīng)的參數(shù)表里，其具體步驟如下1)將光柵尺7固定在機(jī)床上，安裝并調(diào)整激光測量儀6，使激光測量方向與光柵尺7移動方向平行；2)在系統(tǒng)參數(shù)里設(shè)置好該尺的分辨率，然后進(jìn)入“線補(bǔ)”功能；3)在筆記本電腦5上運(yùn)行分段線性補(bǔ)償程序的接收功能，選擇存儲數(shù)據(jù)的文件；4)將光柵尺7移到負(fù)向的盡頭，然后向正方向移動，在檢測到第一個(gè)參考點(diǎn)的時(shí)候停止，將激光測量儀6和ARM主控板模塊1同時(shí)清零，再向正方向移動，走到預(yù)定的距離時(shí)停止，將激光測量儀6和ARM主控板模塊1兩組測量數(shù)據(jù)同時(shí)送到筆記本電腦5，筆記本電腦5將數(shù)據(jù)鎖存寫入文件，以此類推，每走一段停止，送數(shù)據(jù)值到筆記本電腦5；5)走到尺的正向最大距離后，將存儲的數(shù)據(jù)文件按行的順序讀取，將兩組值分別存入激光值數(shù)組和數(shù)顯值數(shù)組，供測量過程調(diào)用；在測量時(shí)，如圖4所示，先計(jì)算光柵尺測量模塊2采集的數(shù)據(jù)對應(yīng)參數(shù)表中的哪一段，再根據(jù)該段的線性補(bǔ)償系數(shù)對所測得的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償，其具體步驟如下1)開機(jī)后ARM自動導(dǎo)入系統(tǒng)參數(shù)；2)測量過程中采集光柵尺7原始脈沖，將它通過RS232接口傳給ARM主控板模塊1，ARM主控板模塊1將脈沖數(shù)與分辨率相乘得到原始距離；3)如果此軸需要進(jìn)行分段線性補(bǔ)償，則在分段線性補(bǔ)償參數(shù)里找到此原始距離對應(yīng)的區(qū)間，計(jì)算此區(qū)間的線性補(bǔ)償系數(shù)，根據(jù)線性補(bǔ)償公式計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值，例如光柵尺7測量距離為x，首先根據(jù)線性補(bǔ)償表用二分法找到這個(gè)值位于相應(yīng)軸數(shù)顯值的哪段區(qū)間，比如它的區(qū)間起點(diǎn)為x0，終點(diǎn)為x1，對應(yīng)的激光值范圍為y0，y1，那么這個(gè)區(qū)間的線性系數(shù)k＝(y1-y0)/(x1-x0)，補(bǔ)償后的值為X＝y(tǒng)0+k*(x-x0)；4)將標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值通過ARM主芯片的液晶接口送到液晶顯示器4進(jìn)行顯示，或根據(jù)加工功能用于計(jì)算。
權(quán)利要求
1.一種用于機(jī)床測量的分段線性補(bǔ)償?shù)难b置，包括ARM主控板模塊、光柵尺測量模塊、按鍵、液晶顯示器、筆記本電腦和激光測量儀，其特征在于ARM主控板模塊通過RS232接口與光柵尺測量模塊連接，通過USB接口與筆記本電腦連接，通過ARM主CPU內(nèi)的液晶接口與液晶顯示器連接；筆記本電腦通過PCM20接口與激光測量儀連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于機(jī)床測量的分段線性補(bǔ)償?shù)难b置，其特征在于所述光柵尺測量模塊中的光柵尺包括4軸X軸光柵尺、Y軸光柵尺、Z軸光柵尺和W軸光柵尺。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于機(jī)床測量的分段線性補(bǔ)償?shù)难b置，其特征在于所述激光測量儀由激光頭、固定靶和移動靶組成；所述ARM主控板模塊、按鍵和液晶顯示器組裝成數(shù)顯表。
4.一種用于機(jī)床測量的分段線性補(bǔ)償?shù)姆椒ǎü鈻懦叩男?zhǔn)過程和測量補(bǔ)償過程，其特征在于在測量前，用激光測量儀對光柵尺進(jìn)行一次補(bǔ)償數(shù)據(jù)測量，對其進(jìn)行校正，將數(shù)據(jù)分段同步鎖存，存儲為文件，寫入相應(yīng)的參數(shù)表里，其具體步驟如下1)將光柵尺固定在機(jī)床上，安裝并調(diào)整激光測量儀，使激光測量方向與光柵尺移動方向平行；2)在系統(tǒng)參數(shù)里設(shè)置好該尺的分辨率，然后進(jìn)入“線補(bǔ)”功能；3)在筆記本電腦上運(yùn)行分段線性補(bǔ)償程序的接收功能，選擇存儲數(shù)據(jù)的文件；4)將光柵尺移到負(fù)向的盡頭，然后向正方向移動，在檢測到第一個(gè)參考點(diǎn)的時(shí)候停止，將激光測量儀和ARM主控板模塊同時(shí)清零，再向正方向移動，走到預(yù)定的距離時(shí)停止，將激光測量儀和ARM主控板模塊兩組測量數(shù)據(jù)同時(shí)送到筆記本電腦，筆記本電腦將數(shù)據(jù)鎖存寫入文件，以此類推，每走一段停止，送數(shù)據(jù)值到筆記本電腦；5)走到尺的正向最大距離后，將存儲的數(shù)據(jù)文件按行的順序讀取，將兩組值分別存入激光值數(shù)組和數(shù)顯值數(shù)組，供測量過程調(diào)用；在測量時(shí)，先計(jì)算光柵尺測量模塊采集的數(shù)據(jù)對應(yīng)參數(shù)表中的哪一段，再根據(jù)該段的線性補(bǔ)償系數(shù)對所測得的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償，其具體步驟如下1)開機(jī)后ARM自動導(dǎo)入系統(tǒng)參數(shù)；2)測量過程中采集光柵尺原始脈沖，將它通過RS232接口傳給ARM主控板模塊，ARM主控板模塊將脈沖數(shù)與分辨率相乘得到原始距離；3)如果此軸需要進(jìn)行分段線性補(bǔ)償，則在分段線性補(bǔ)償參數(shù)里找到此原始距離對應(yīng)的區(qū)間，計(jì)算此區(qū)間的線性補(bǔ)償系數(shù)，根據(jù)線性補(bǔ)償公式計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值；4)將標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值通過ARM主芯片的液晶接口送到液晶顯示器進(jìn)行顯示，或根據(jù)加工功能用于計(jì)算。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于機(jī)床測量的分段線性補(bǔ)償?shù)难b置及其方法，該裝置包括ARM主控板模塊、光柵尺測量模塊、按鍵、液晶顯示器、筆記本電腦和激光測量儀，其中ARM主控板模塊通過RS232接口與光柵尺測量模塊連接，通過USB接口與筆記本電腦連接，通過ARM主CPU內(nèi)的液晶接口與液晶顯示器連接；筆記本電腦通過PCM20接口與激光測量儀連接；該方法包括光柵尺的校準(zhǔn)過程和測量補(bǔ)償過程。本發(fā)明使機(jī)床測量實(shí)現(xiàn)了高精度數(shù)據(jù)補(bǔ)償。
文檔編號B23Q17/00GK1623729SQ20041007738
公開日2005年6月8日 申請日期2004年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月16日
發(fā)明者潘偉華, 沈烈, 白檳, 梁偉杰 申請人:廣州市諾信數(shù)字測控設(shè)備有限公司