數控機床在線檢測路徑技術探究

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.河南機電職業學院，河南鄭州 451191）

0 引言

數控機床可以對加工零件進行在線檢測，其檢測系統一般分為兩種方式：一種是不使用計算機，直接調用機床程序即可；另一種是需要開發人員開發宏程序庫，以計算機為依托輔助編程系統，根據開發程序庫實時生成檢測程序，檢測程序再傳輸到數控系統[1]。數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]。

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

本文基于MATLAB 軟件進行開發，并設計人機對話窗口，滿足非專業人員對數控機床的操控。針對具有CAD 模型的零件進行在線實時檢測，通過對規定距離測點數據的讀取，自動規劃在線檢測路徑，并生成可直接用于數控機床的在線檢測代碼（圖1）。本文對數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 測點數據的讀取

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*.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顯示采樣點的坐標數據，根據采樣點具體數據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

矢量數據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整測頭的位姿，特別是對于五軸數控機床在線檢測，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顯示矢量數據信息，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，調整矢量方向（圖3）。

圖3 矢量信息

3 檢測路徑規劃及檢測代碼生成

待測點坐標數據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測量參數，根據設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劃生成（圖4）。路徑規劃完成后，可在圖形交互界面顯示路徑規劃線路，自動彈出檢測路徑數控代碼（圖5），生成的路徑可為數控機床的加工提供精確參考，降低企業次品率。

圖4 規劃路徑

圖5 顯示代碼

4 結束語

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