数控机床在线检测系统的设计
数控机床在线检测系统
数控机床是现代高科技发展的产物，每当一批零件开始加工时，有大量的检测需要完成，包括夹具和零件的装卡、找正、零件编程原点的测定、首件零件的检测、工序间检测及加工完毕检测等。目前完成这些检测工作的主要手段有手工检测、离线检测和在线检测。在线检测也称实时检测，是在加工的过程中实时对刀具进行检测，并依据检测的结果做出相应的处理。在线检测是一种基于计算机自动控制的检测技术，其检测过程由数控程序来控制。
数控机床的在线检测系统由软件和硬件组成。硬件部分通常由以下几部分组成:(1)机床本体 (2)数控系统 (3)伺服系统 (4)测量系统 (5)计算机系统
实现数控机床的在线检测时，首先要在计算机辅助编程系统上自动生成检测主程序，将检测主程序由通信接口传输给数控机床，通过G31跳步指令，使测头按程序规定路径运动，当测球接触工件时发出触发信号，通过测头与数控系统的专用接口将触发信号传到转换器，并将触发信号转换后传给机床的控制系统，该点的坐标被记录下来。信号被接收后，机床停止运动，测量点的坐标通过通信接口传回计算机，然后进行下一个测量动作。上位机通过监测CNC系统返回的测量值，可对系统测量结果进行计算补偿及可视化等各项数据处理工作。测量典型几何形状时检测路径的步骤为：
(1)确定零件的待测形状特征几何要素；
(2)确定零件的待测精度特征；
(3)根据测量的形状特征几何要素和精度特征，确定检测点数及分布；
(4)根据测点数及分布形式建立数学计算公式；
(5)确定检测零件的工件坐标系；
(6)根据检测条件确定检测路径。
在线检测技术的关键主要体现在检测程序的编制上，检测程序编制质量的优劣直接影响到检测效果。目前检测软件有商业化软件和自主开发的软件。
检测部分主要模块的功能如下：(1)测量主程序自动生成模块(2)误差补偿模块(3)通信模块(4)测量宏程序模块(5)数据处理模块
目前数控机床在线检测借鉴于CAD/CAM技术的发展思路可开发相应的在线检测仿真系统。仿真系统以图形化的方式再现数控机床在线检测过程，可形象直观地对检测路径规划进行检查，提前发现宏程序编制中的错误，以避免在真实检测过程中对在线检测系统所造成的破坏。
以VC++作为系统开发工具，OpenGL作为三维场景开发工具，按照面向对象的程序设计思想开发数控机床在线检测仿真系统的过程是:(1)虚拟检测环境的建立(2)检测信息的提取(3)虚拟测头的驱动
将检测技术融于数控加工的内容之中，采用在线测量的方式，能使操作者及时发现工件存在的问题，并反馈给数控系统。由于利用了机床数控系统的功能，又使得数控系统能及时得到检测系统所反馈的信息，从而能及时修正系统误差和随机误差，以改变机床的运动参数，更好地保证加工质量，促进加工测量一体化的发展。可以预见，在线测量技术在数控机床中的应用未来具有广阔的前景。
