数控机床旋转轴的自动校准系统及方法与流程

本技术涉及旋转轴校准，更具体地说，涉及数控机床旋转轴的自动校准系统及方法。

背景技术：

1、数控机床旋转轴的自动校准系统是用于确保数控机床旋转轴精确度和精度的系统，可用于实现对旋转轴的自动校准，以提高机床的加工质量和性能，旋转轴与卡盘的连接通常需要使用至少两个轴承进行定位和连接，包括定位轴承和调节轴承，通过调节轴承可调节旋转轴与卡盘的轴心线，通过校准操作，提高机床的稳定性和可靠性，提升加工精度，降低误差，提高生产效率；

2、现有技术公开号为cn110919458b的文献提供的数控机床旋转轴的自动校准系统及方法，该装置通过在数控机床的主轴上设置校准件，校准件通过信号线连接数控系统的信号输入端口，在旋转轴上设置测量件，同时，设置与数控系统电连接的第一调节机构、第二调节机构和第三调节机构，由第一调节机构调节测量件与水平面的高度，由第二调节机构调节测量件与主轴之间的距离大小，由第三调节机构调节旋转轴的实时位置，因为主轴、旋转轴、测量件、数控机床以及工作平台都是等势体，且都处于低电位；通过调节主轴(校准棒安装在主轴上，调节主轴时同样调节校准棒的位置)位置和测量件与水平面夹角大小，记录测量件逆时针和顺时针旋转预定角度情况下，分别记录校准件与测量件的接触点，并记录对应顺时针和逆时针时校准件的位置值，对顺时针和逆时针情况下获取的位置值进行求和后，再求平均值，将平均值作为旋转轴的中心，从而实现对旋转轴的精度校准操作。本发明可实现对旋转轴精度的自动校准操作，同时具备良好的校准效率；

3、上述中的现有技术方案虽然通过现有技术的结构可以实现自动校准，但是仍存在以下缺陷：旋转轴与卡盘的连接通常需要使用至少两个轴承进行定位和连接，旋转轴带动卡盘运转过程中，因惯性、震动等原因，轴承间隙会有所微变，从而造成卡盘中心与旋转轴轴心线发生偏移现象，对比文献中的自动校准方法是卡盘以旋转轴为轴心发生偏转的自动定位方法，但是对于卡盘以相邻一个定位轴承为中心发生偏移时，卡盘的位移量与旋转轴远离卡盘一端的位移量不同，这就造成了对比文献中无法实现卡盘中心复位的目的，需要增设卡盘中心与旋转轴轴心自动校准系统；

4、针对上述中的相关技术中，鉴于此，我们提出数控机床旋转轴的自动校准系统及方法。

技术实现思路

1、1.要解决的技术问题

2、本技术的目的在于提供数控机床旋转轴的自动校准系统及方法，解决了上述背景技术中的旋转轴与卡盘的连接通常需要使用至少两个轴承进行定位和连接，旋转轴带动卡盘运转过程中，因惯性、震动等原因，轴承间隙会有所微变，从而造成卡盘中心与旋转轴轴心线发生偏移现象，对比文献中的自动校准方法是卡盘以旋转轴为轴心发生偏转的自动定位方法，但是对于卡盘以相邻一个定位轴承为中心发生偏移时，卡盘的位移量与旋转轴远离卡盘一端的位移量不同，这就造成了对比文献中无法实现卡盘中心复位的目的，需要增设卡盘中心与旋转轴轴心自动校准系统的技术问题，实现了数控机床旋转轴与卡盘的连接，通过定位轴承和调节轴承进行定位安装和自动校准，在数控机床上通过支架安装投影采集单元，对于卡盘的中心与旋转轴的轴心线需要定位处理，投影采集单元通过沿卡盘中心的z轴向下投影和沿y轴向侧面投影，可得到大量的投影数据集，将采集的投影数据集进行数据处理，并建立投影的三维模型，通过三维模型自动计算旋转轴连接的卡盘中心位移量，第一调节机构和第二调节机构可分别沿z轴和y轴方向使调节轴承传动旋转轴的一端沿定位轴承进行微调，可实现卡盘中心复位至与旋转轴轴心线一致目的的技术效果。

3、2.技术方案

4、本技术技术方案提供了数控机床旋转轴的自动校准系统，包含投影采集单元，所述投影采集单元通过支架安装于数控机床设备上，所述投影采集单元电性连接有中央处理器，所述中央处理器电性连接有数据处理模块、三维模型及执行校准模块，所述投影采集单元采集的投影模型数据同步输入中央处理器，并通过数据处理模块建立三维模型，所述中央处理器通过建立的三维模型自动计算旋转轴连接的卡盘中心位移量，并通过执行校准模块自动校准旋转轴。

5、通过采用上述技术方案，数控机床旋转轴与卡盘的连接，通过定位轴承和调节轴承进行定位安装和自动校准，在数控机床上通过支架安装投影采集单元，对于卡盘的中心与旋转轴的轴心线需要定位处理，投影采集单元通过沿卡盘中心的z轴向下投影和沿y轴向侧面投影，可得到大量的投影数据集，将采集的投影数据集进行数据处理，并建立投影的三维模型，通过三维模型自动计算旋转轴连接的卡盘中心位移量，并通过执行校准模块自动校准旋转轴。

6、其中将采集的投影数据集进行数据处理，并建立投影的三维模型，通过三维模型自动计算旋转轴连接的卡盘中心位移量，第一调节机构和第二调节机构可分别沿z轴和y轴方向使调节轴承传动旋转轴的一端沿定位轴承进行微调，在校准执行完毕后，反馈单元通过传感器自动反馈恢复信号信息于中央处理器，中央处理器并通过投影扫描设备沿z轴和y轴方向再次扫描验证，进行卡盘中心校准复位确认。

7、可选的，所述中央处理器通过数据处理模块将投影采集单元采集的投影模型数据清洗、转换及归一化等预处理，为三维模型提供准确、一致及可用的数据信息。

8、通过采用上述技术方案，数据处理模块通过图像处理单元对图像进行滤波、增强、分割及识别等处理，可处理和转换图像数据，以满足建模需求。

9、可选的，所述投影采集单元采集的投影模型数据集划分为测试集、训练集及验证集，所述三维模型通过训练集进行训练和参数调整，并通过测试集测试所述三维模型的评估性能，通过验证集对所述三维模型选择和调优处理，优化所述三维模型的性能，提升评估和预测数据的准确性。

10、通过采用上述技术方案，三维模型通过不断的训练和测试，并通过验证三维模型的性能，通过深度学习，实现迭代更新，可实现提升评估和预测数据的准确性。

11、可选的，所述中央处理器还包括有存储模块和通讯模块，所述存储模块用于临时存储数据和指令，形成缓存，并加速所述中央处理器对快速计算和高吞吐量的要求，所述中央处理器通过通讯模块与各个功能单元和执行校准模块实现通信和数据共享。

12、通过采用上述技术方案，中央处理器通过向执行校准模块发送自动调节的执行指令信号，可实现执行校准模块快速自动校准目的，并通过通讯模块与各个功能单元实现信息通信和数据共享，实现灵活的自动校准系统。

13、可选的，所述执行校准模块包括有第一调节机构和第二调节机构，所述第一调节机构和第二调节机构通过底座安装于调节轴承处，所述第一调节机构和第二调节机构通过调节轴承传动连接旋转轴。

14、通过采用上述技术方案，第一调节机构和第二调节机构可分别沿z轴和y轴方向使调节轴承传动旋转轴的一端沿定位轴承进行微调，可实现卡盘中心复位至与旋转轴轴心线一致目的。

15、可选的，所述执行校准模块电性连接有反馈单元，所述反馈单元将执行机构的反馈恢复信号信息反馈于所述中央处理器，所述中央处理器并通过采集投影单元验证扫描，确认卡盘中心校准复位。

16、通过采用上述技术方案，当执行机构自动校准使卡盘中心复位至与旋转轴轴心线一致时，中央处理器并通过采集投影单元验证扫描，确认卡盘中心校准复位。

17、可选的，所述采集投影单元包括有激光干涉仪、投影扫描设备及辅助校准投影，所述激光干涉仪用于测量卡盘中心和投影仪光源中心之间的水平和垂直位移，所述投影扫描设备沿z轴和y轴方向分别自动投影扫描测量件卡盘，并自动计算卡盘中心位移量，所述辅助校准投影用于确保投影的图像准确、清晰地显示在目标表面。

18、通过采用上述技术方案，投影扫描设备分别从卡盘轴心的z轴和y轴方向投影扫描，并通过激光干涉仪自动计算出卡盘中心的位移量，且可通过辅助校准投影确保投影扫描设备的投影出卡盘的图像准确度。

19、可选的，所述辅助校准投影包括有焦距和投影尺寸、投影角度、投影几何形状及测试和验证。

20、通过采用上述技术方案，辅助校准投影通过焦距和投影尺寸、投影角度、投影几何形状方法对投影卡盘图像进行测试和验证处理，确保投影图像的准确度。

21、数控机床旋转轴的自动校准系统的使用方法，包括以下步骤：

22、s1、数控机床卡盘中心自动校准时，位于工作平台上，卡盘通过定位轴承转动套接旋转轴，旋转轴远离定位轴承一端转动套接调节轴承；

23、s2、在数控机床上通过支架安装投影扫描设备和激光干涉仪，通过投影扫描设备沿z轴和y轴方向分别自动投影扫描测量件卡盘，激光干涉仪用于测量卡盘中心和投影仪光源中心之间的水平和垂直位移；

24、s3、依据z轴和y轴方向投影扫描测量件卡盘，将采集的数据同步输入中央处理器，通过数据处理模块对采集的数据去燥等处理，并建立数控机床的旋转轴三维模型；

25、s4、通过激光干涉仪自动计算卡盘中心位移量，以y轴方向扫描投影时，卡盘中心位移量a，卡盘中心与定位轴承中心夹角a，卡盘中心与定位轴承中心间距常量h，定位轴承中心与调节轴承中心间距常量h，调节轴承中心调节行程a1＝(a*h):h；

26、s5、通过计算调节轴承中心调节行程a1，中央处理器通过处理单元向执行校准模块发送执行指令，分别向第一调节机构和第二调节机构发送调节指令，通过调节轴承将旋转轴自动调节，使卡盘中心自动校准；

27、s6、校准执行完毕后，反馈单元通过传感器自动反馈恢复信号信息于中央处理器，中央处理器并通过投影扫描设备沿z轴和y轴方向验证扫描，确认卡盘中心校准复位。

28、数控机床旋转轴的自动校准系统的使用方法，步骤s4中，通过激光干涉仪自动计算卡盘中心位移量，以z轴方向扫描投影时，调节轴承中心调节行程b1＝(b*h):h。

29、3.有益效果

30、本技术技术方案中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

31、1、数控机床旋转轴与卡盘的连接，通过定位轴承和调节轴承进行定位安装和自动校准，在数控机床上通过支架安装投影采集单元，对于卡盘的中心与旋转轴的轴心线需要定位处理，投影采集单元通过沿卡盘中心的z轴向下投影和沿y轴向侧面投影，可得到大量的投影数据集，将采集的投影数据集进行数据处理，并建立投影的三维模型，通过三维模型自动计算旋转轴连接的卡盘中心位移量，第一调节机构和第二调节机构可分别沿z轴和y轴方向使调节轴承传动旋转轴的一端沿定位轴承进行微调，可实现卡盘中心复位至与旋转轴轴心线一致目的。

32、2、校准执行完毕后，反馈单元通过传感器自动反馈恢复信号信息于中央处理器，中央处理器并通过投影扫描设备沿z轴和y轴方向验证扫描，确认卡盘中心校准复位。