【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及机床控制，尤其涉及一种机床的垂直矫正系统及矫正方法。
技术介绍
1、近年来随着国家产业政策对激光切割技术的大力推动，激光加工市场规模增速逐步加快，并广泛应用于机械、汽车、航空、钢铁、造船、军工、电子、金属、纺织品、木材等各大重工业轻工业领域。中国制造业的快速发展，传统工业制造技术的更新升级，带动了激光切割成套设备的销售。激光切割设备逐步取代传统机床，激光切割设备市场需求的快速增长已是必然趋势。
2、这其中板材切割多以中小型龙门机床为主，而鉴于龙门机床的特殊形式，在长时间使用后由于控制精度或者环境影响等不利因素的影响会导致横梁出现一定程度上的弯曲，影响加工线段的垂直度。
3、如果弯曲程度较小直接更换整体设备往往是成本巨大的。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了解决上述问题，提供一种机床的垂直矫正系统及矫正方法，通过算法软件对加工过程进行补偿，实现对机床精度的提升和机床维护成本的降低。
2、本专利技术采取的技术方案是：
3、一种机床的垂直矫正系统，其特征是，包括偏差角获取模块、原始轨迹补偿计算模块、beizer曲线处理模块、曲线插补速度规划模块、运动规划执行模块，所述偏差角获取模块包含在机床的加工臂上设置激光枪头、在加工臂移动区域外围或下方设置平面相机，所述激光枪头按照预设轨迹移动，所述平面相机获取激光枪头实际移动轨迹，通过预设轨迹和实际轨迹的偏差计算横梁弯曲角度，原始轨迹补偿计算模块根据偏差角分别计算枪在x、y方向移
4、一种机床的垂直矫正方法，其特征是，包括如下步骤：
5、步骤一：机床加工臂驱动激光枪头按照预设轨迹移动，平面相机记录激光枪头实际移动轨迹，根据实际轨迹与预设轨迹坐标的偏差计算横梁弯曲角度；
6、步骤二：将待加工件的原始轨迹进行垂直度矫正补偿计算，得出补偿轨迹的笛卡尔空间坐标；
7、步骤三：根据补偿后待加工件笛卡尔坐标系下的补偿轨迹坐标，获取部分特征位置坐标，对这些位置坐标进行bezier曲线拟合；
8、步骤四：对bezier拟合后的曲线进行周期插补，并对其进行关节坐标转换得到关节坐标位置；
9、步骤五：计算当前关节位置和目标位置的差值，根据差值和脉冲当量，发送对应的脉冲给机床的伺服电机执行运动指令。
10、进一步，在步骤一中，计算横梁弯曲角度的过程包括：
11、（1）对平面相机记录的实际轨进行坐标系转换，包括世界坐标系—相机坐标系—图像坐标系—像素坐标系的转换，转换过程如下：
12、
13、等式左边为世界坐标系中一点对应像素坐标系中一点的待求坐标，其中zc为相机坐标系中一点z方向上的坐标偏移值；等式中间从右边向左依次为世界坐标系-相机坐标系-图像坐标系-像素坐标系的计算过程，其中（xw，yw，zw）为世界坐标系中的一点，r为世界坐标系向相机坐标系转换时围绕各轴旋转的旋转矩阵，t为相机坐标系各个方向在世界坐标系中的偏移向量，f为相机坐标系中该点的z方向偏移量，dx和dy分别代表几行几列像素代表的物理长度单位（mm），（u0，v0）为图像坐标系的原点在像素坐标系中的原点偏移量；等式右边为计算合并后的相机内参、相机外参矩阵和世界坐标系中该点的坐标向量；
14、（2）根据给定公式，根据像素坐标系中每个像素对应的距离获取到实际轨迹的像素坐标，设像素坐标系中实际轨迹的端点坐标为（x2，y2），设定预设轨迹的端点坐标为（x1，y1），设定起始坐标为（x0，y0），此时横梁弯曲角度计算方法可通过三角公式求出，偏差角：
15、。
16、进一步，步骤二中对原始轨迹进行补偿的方式是根据偏差角α的大小，分别计算激光枪在原始轨迹x方向和y方向移动的补偿值，补偿值的计算方法由以下公式给出：
17、。
18、进一步，补偿值是按周期进行实时计算的。
19、进一步，步骤三中，原始轨迹bezier拟合方法是使用最小二乘法对位置坐标的小线段或者离散点进行bezier曲线拟合，通过递归计算得到满足距离误差范围的bezier曲线，
20、假设bix和biy为拟合后第i个点对应的x，y坐标，xi和yi为源数据中第i个点的x，y坐标共有n个点则最小二乘法公式应用如下：
21、，
22、上式求得最小值时，各个参数值即为bezier曲线的系数，使用三阶bezier曲线，其曲线可由以下公式表示：
23、；
24、上述公式中p（p0,p1,p2,p3......pn）为各位置坐标，t为曲线生成参数，从0到1取值即可生成三阶bezier曲线。
25、进一步，在步骤五中，伺服执行运动指令是周期控制的。
26、进一步，步骤一中的预设轨迹是正方形。
27、本专利技术的有益效果是：
28、（1）通过软件对加工过程进行补偿，成本低，精度高，无需进行手工测量；
29、（2）对原始轨迹进行beizer曲线处理后进行速度规划，插值下发的阶段就将加入了补偿值计算，有效解决了传统垂直补偿方式中直接在电机执行阶段补偿带来的速度突变和跳跃问题；
30、（3）由于使用的是真正的电机坐标，在机床暂停或者断点恢复时避免了恢复偏差的问题；
31、（4）对原始轨迹进行处理，这样电机轴中运行中不会产生由于上述文件的速度突变或跳跃问题。
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1.一种机床的垂直矫正系统，其特征在于：包括偏差角获取模块、原始轨迹补偿计算模块、Beizer曲线处理模块、曲线插补速度规划模块、运动规划执行模块，
2.一种应用如权利要求1中所述的机床的垂直矫正系统的矫正方法，其特征在于：包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的矫正方法，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的矫正方法，其特征在于：
5.根据权利要求4所述的矫正方法，其特征在于：补偿值是按周期进行实时计算的。
6.根据权利要求4所述的矫正方法，其特征在于：
7.根据权利要求2至6任一项所述的矫正方法，其特征在于：在步骤五中，伺服执行运动指令是周期控制的。
8.根据权利要求2至6任一项所述的矫正方法，其特征在于：步骤一中的预设轨迹是正方形。
【技术特征摘要】
1.一种机床的垂直矫正系统，其特征在于：包括偏差角获取模块、原始轨迹补偿计算模块、beizer曲线处理模块、曲线插补速度规划模块、运动规划执行模块，
2.一种应用如权利要求1中所述的机床的垂直矫正系统的矫正方法，其特征在于：包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的矫正方法，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的矫正方法，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：孟祥群，
申请(专利权)人：南京超颖新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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