基于电容检测技术的数控加工代码自动生成方法及系统

摘要

本发明公开了基于电容检测技术的数控加工代码自动生成方法及系统，本发明的方法包括：利用电容原理对工件进行检测，从而得到工件的实际尺寸；将得到的实际尺寸与标准件的标准尺寸进行比较，并计算出不符合尺寸要求工件的几何偏差；根据计算出的几何偏差、加工工种、加工工序以及加工方法自动生成不符合尺寸要求工件的数控加工代码；对自动生成的数控加工代码进行转换和输出处理。本发明的方法将电容检测技术与数控加工技术结合起来，能实现对注塑制品的无损伤在线检测，检测效率高和检测精度高；同时能实现产品从检测到去除“飞边”或“毛边”以及二次加工修正过程的完全自动化，效率高和成本低，可广泛应用于注塑制品数控加工领域。

说明书

技术领域

本发明涉及注塑制品数控加工领域，尤其是一种基于电容检测技术的数控加工代码自动生成方法及系统。

背景技术

在注塑过程中，产品往往会因为注塑成型控制造成的缺陷（如注塑压力过大）或模具密闭性不好等原因，而出现飞边或者毛边的问题，需要专门的工人对出现飞边或者毛边的产品进行刮边修正。

此外，在受到外界扰动等因素的影响时，注塑系统会出现部分次品（如产品的表面尺寸和光洁度等不符合要求）。在实际生产中，注塑企业一般通过工人人工检测的方式挑选出次品并做相应的处理。而对于不合符要求的次品，注塑企业通常采用二次加工修正法来进行处理，由工人按照给定的尺寸标准，对可修正次品进行人工修正，从而使产品达到要求。

随着数控加工技术的发展，越来越多的注塑厂家偏向于利用数控加工系统来代替人工操作，以降低生产成本。然而，目前的注塑制品数控加工系统在加工前进行编程时，一般只能通过计算机辅助软件由绘制的三维数字模型生成数控代码。计算机辅助制造软件自动生成的数控代码由于在格式上与数控加工系统的代码有差别，所以需要人工进行编辑和修正，然后再传输到数控系统中进行加工，不够方便和高效。而且，目前的注塑制品数控加工系统仍须依靠人工检测的结果生成用于对次品进行二次修正数控加工代码，不能实现从检测到数控加工代码生成过程的完全自动化，且检测精度和检测效率均较低。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是：提供一种基于电容检测技术的数控加工代码自动生成方法，以对塑料制品进行无损在线检测和实现从检测到数控加工代码生成过程的完全自动化，同时能提高检测的精度和检测的效率。

本发明的另一目的是：提供一种基于电容检测技术的数控加工代码自动生成系统，以对塑料制品进行无损在线检测和实现从检测到数控加工代码生成过程的完全自动化，同时能提高检测的精度和检测的效率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：基于电容检测技术的数控加工代码自动生成方法，包括：

A、利用电容原理对工件进行检测，从而得到工件的实际尺寸；

B、将得到的实际尺寸与标准件的标准尺寸进行比较，并计算出不符合尺寸要求工件的几何偏差；

C、根据计算出的几何偏差、加工工种、加工工序以及加工方法自动生成不符合尺寸要求工件的数控加工代码；

D、对自动生成的数控加工代码进行转换和输出处理。

进一步，所述工件的实际尺寸为工件的长、宽、高尺寸或工件出现飞边或毛边端面的长、宽尺寸。

进一步，所述步骤B，其包括：

B1、将得到的实际尺寸与标准件的标准尺寸进行比较；

B2、根据比较的结果判断工件是否符合尺寸要求，若符合，则结束数控加工代码生成过程，反之，则执行步骤B3；

B3、计算不符合尺寸要求工件的几何偏差。

进一步，所述步骤C，其包括：

C1、根据计算出的几何偏差计算不符合尺寸要求工件的加工余量、进给量以及进给速度；

C2、根据加工工种确定加工的坐标系，然后根据计算出的加工余量、进给量、进给速度、确定的坐标系和加工工序得到相应的指令代码以及辅助代码；

C3、根据得到的指令代码、辅助代码和加工方法生成不符合尺寸要求工件的数控加工代码。

进一步，所述得到的指令代码为代表位移信息的G代码，所述得到的辅助代码为代表刀具动作顺序的M代码。

进一步，所述步骤D，其包括：

D1、将生成的数控加工代码转换为可被数控机床识别的数控加工代码文件；

D2、将生成的数控加工代码文件存储到或发送到数控机床中。

进一步，所述步骤D，其包括：

D1、将生成的数控加工代码转换为可被数控机床识别的数控加工代码；

D2、生成与转换后的数控加工代码相对应的识别码；

D3、将生成的识别码打印出来并贴到不符合尺寸要求工件的内表面。

本发明解决其技术问题所采用的另一技术方案是：基于电容检测技术的数控加工代码自动生成系统，包括：

电容检测模块，用于利用电容原理对工件进行检测，从而得到工件的实际尺寸；

比较与计算模块，用于将得到的实际尺寸与标准件的标准尺寸进行比较，并计算出不符合尺寸要求工件的几何偏差；

代码自动生成模块，用于根据计算出的几何偏差、加工工种、加工工序以及加工方法自动生成不符合尺寸要求工件的数控加工代码；

输出模块，用于对自动生成的数控加工代码进行转换和输出处理；

所述电容检测模块的输出端依次通过比较与计算模块和代码自动生成模块进而与输出模块的输入端连接。

进一步，所述比较与计算模块，其包括：

比较单元，用于将得到的实际尺寸与标准件的标准尺寸进行比较；

判断单元，用于根据比较的结果判断工件是否符合尺寸要求，若符合，则结束数控加工代码生成过程，反之，则转至计算单元；

偏差计算单元，用于计算不符合尺寸要求工件的几何偏差；

所述比较单元的输入端与电容检测模块的输出端连接，所述比较单元的输出端通过判断单元进而与偏差计算单元的输入端连接，所述偏差计算单元的输出端与代码自动生成模块的输入端连接。

进一步，所述代码自动生成模块，其包括：

计算单元，用于根据计算出的几何偏差计算不符合尺寸要求工件的加工余量、进给量以及进给速度；

获取单元，用于根据加工工种确定加工的坐标系，然后根据计算出的加工余量、进给量、进给速度、确定的坐标系和加工工序得到相应的指令代码以及辅助代码；

代码生成单元，用于根据得到的指令代码、辅助代码和加工方法生成不符合尺寸要求工件的数控加工代码；

所述计算单元的输入端和比较与计算模块的输出端连接，所述计算单元的输出端通过获取单元进而与代码生成单元的输入端连接，所述代码生成单元的输出端与输出模块的输入端连接。

本发明的方法的有益效果是：将电容检测技术与数控加工技术结合起来，能保证在不破坏工件的几何尺寸和表面光洁度的情况下，快速而准确地检测出工件相对于标准件的规格偏差，从而实现了对注塑制品的无损伤在线检测，且克服了人工检测的误差，检测效率高和检测精度高；同时，能自动生成可直接用于后续数控加工操作的数控加工代码文件，以便数控机床对不符合尺寸要求工件的尺寸进行自动修正操作，从而实现产品从检测到去除“飞边”或“毛边”以及二次加工修正过程的完全自动化，效率高和成本低。

本发明的系统的有益效果是：将电容检测技术与数控加工技术结合起来，能保证在不破坏工件的几何尺寸和表面光洁度的情况下，快速而准确地检测出工件相对于标准件的规格偏差，从而实现了对注塑制品的无损伤在线检测，且克服了人工检测的误差，检测效率高和检测精度高；同时，代码自动生成模块和输出模块能自动生成可直接用于后续数控加工操作的数控加工代码文件，以便数控机床对不符合尺寸要求工件的尺寸进行自动修正操作，从而实现产品从检测到去除“飞边”或“毛边”以及二次加工修正过程的完全自动化，效率高和成本低。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1为本发明基于电容检测技术的数控加工代码自动生成方法的流程图；

图2为本发明的方法步骤B的流程图；

图3为本发明的方法步骤C的流程图；

图4为本发明的方法步骤D的一种流程图；

图5为本发明的方法步骤D的另一种流程图；

图6为本发明基于电容检测技术的数控加工代码自动生成系统的结构框图；

图7为本发明的系统比较与计算模块的结构框图；

图8为本发明的系统代码自动生成模块的结构框图。

具体实施方式

参照图1，基于电容检测技术的数控加工代码自动生成方法，包括：

A、利用电容原理对工件进行检测，从而得到工件的实际尺寸；

B、将得到的实际尺寸与标准件的标准尺寸进行比较，并计算出不符合尺寸要求工件的几何偏差；

C、根据计算出的几何偏差、加工工种、加工工序以及加工方法自动生成不符合尺寸要求工件的数控加工代码；

D、对自动生成的数控加工代码进行转换和输出处理。

其中，工件为待检测的塑料制品，经传送带进行传输；而标准件为符合尺寸要求的标准塑料制品，其尺寸一般由计算机辅助软件（CAD、CAM软件）生成。

利用电容原理对工件进行检测主要是指利用平板电容器对工件进行检测。平板电容器的一极可设于任一工件的上方，平板电容器的另一极设在传送带表面上。根据电容值的计算原理：                                               ，其中，为平板之间介质的介电常数，A为两极的相对面积，d为两极间的相对距离，改变这3个参数中的任意一个，都会改变此平板电容器的电容值。一旦确定了平板电容器两极的相对面积A和距离d，当平板电容器扫描到工件的时候，不同厚度或者高度的工件将会导致平板电容器间的介电常数变化，从而引起电容值的变化。因此根据电容值变化情况，就可以得到工件厚度或高度等与尺寸相关的数据。

实际尺寸是指工件或标准件的长、宽、高尺寸或工件出现飞边或毛边端面的长、宽尺寸。

不符合尺寸要求工件的几何偏差是指，不符合尺寸要求工件和标准件两者之间的尺寸差值。

加工工种、加工工序以及加工方法均是根据实际需要而预先设定的。

输出处理包括将转换后的数控加工代码发送给数控机床，生成与数控加工代码相对应的识别码并贴到工件的内表面。转换后的数控加工代码与数控机床的标准代码格式一致，可直接用于数控机床的后续数控加工操作。

本发明利用电容原理检测工件外观平面的长、宽、高尺寸和出现飞边或毛边端面的长、宽尺寸，对不符合尺寸要求工件生成相应的数控代码，然后经过处理后发送给数控机床，由数控机床完成后续的去除“飞边”或“毛边”和二次修正处理。对于“飞边”或“毛边”的工件，数控机床根据接收的数控加工代码在长、宽尺寸端面（如注塑合模端面）处采用某种加工工艺（如铣削加工），对“飞边”或“毛边”进行去除。如果检测到工件外观平面的高度参差不齐，光洁度不好，同样可以利用本发明的方法生成相应的数控代码，然后利用数控加工技术加工出美观的表面。

进一步作为优选的实施方式，所述工件的实际尺寸为工件的长、宽、高尺寸或工件出现飞边或毛边端面的长、宽尺寸。

参照图2，进一步作为优选的实施方式，所述步骤B，其包括：

B1、将得到的实际尺寸与标准件的标准尺寸进行比较；

B2、根据比较的结果判断工件是否符合尺寸要求，若符合，则结束数控加工代码生成过程，反之，则执行步骤B3；

B3、计算不符合尺寸要求工件的几何偏差。

其中，不符合尺寸要求工件，是指工件的尺寸不符合尺寸的要求。几何偏差主要是指工件与标准件间的尺寸偏差值。

参照图3，进一步作为优选的实施方式，所述步骤C，其包括：

C1、根据计算出的几何偏差计算不符合尺寸要求工件的加工余量、进给量以及进给速度；

C2、根据加工工种确定加工的坐标系，然后根据计算出的加工余量、进给量、进给速度、确定的坐标系和加工工序得到相应的指令代码以及辅助代码；

C3、根据得到的指令代码、辅助代码和加工方法生成不符合尺寸要求工件的数控加工代码。

其中，工件的加工余量主要用于去除工件端面的飞边或毛边。而由于该方法根据标准数控代码框架来构建数控加工代码，因此，生成的数控加工代码不需要进行任何修改就可以直接在数控系统中运行。

进一步作为优选的实施方式，所述得到的指令代码为代表位移信息的G代码，所述得到的辅助代码为代表刀具动作顺序的M代码。

参照图4，进一步作为优选的实施方式，所述步骤D，其包括：

D1、将生成的数控加工代码转换为可被数控机床识别的数控加工代码文件；

D2、将生成的数控加工代码文件存储到或发送到数控机床中。

数控机床能直接通过接收的数控加工代码文件对不符合尺寸要求工件进行后续的加工，十分方便和高效。

参照图5，进一步作为优选的实施方式，所述步骤D，其包括：

D1、将生成的数控加工代码转换为可被数控机床识别的数控加工代码；

D2、生成与转换后的数控加工代码相对应的识别码；

D3、将生成的识别码打印出来并贴到不符合尺寸要求工件的内表面。

而对于大批量不符合尺寸要求工件，数控机床也可以通过扫描工件的识别码自动调出相应的数控加工代码，从而可以方便和快捷地对工件进行批量修正处理。

本发明的工作流程如下：平板电容器对工件进行检测，从而得到工件的实际尺寸（如工件外观平面的长、宽、高尺寸或工件出现“飞边”或“毛边”端面的尺寸），并与标准件的标准尺寸进行比较，判断工件的实际尺寸是否符合尺寸的要求。接着，对不满足尺寸要求工件，计算出其相应的几何偏差。再接着，根据计算出的几何偏差计算不符合尺寸要求工件的加工余量、进给量以及进给速度等工艺参数。再接着，根据加工工种确定加工的坐标系，再根据机床坐标系和加工工序确定相应的刀具动作（如退刀、冷却、主轴停止等）顺序代码，生成一系列指令代码和辅助代码。然后，根据相应的加工方法生成不符合尺寸要求工件的数控加工代码。最后，将生成的数控加工代码转换成数控机床可以识别的数控加工代码文件并将其发送给数控机床。同时，对于大批量的工件，也可以先将生成的数控加工代码转换成数控机床可以识别的数控加工代码，然后生成与转换后的数控代码相对应的识别码，最后通过打印机打印出不符合尺寸要求工件的识别码并将识别码贴到工件的内表面。由于该方法根据标准数控代码框架来构建数控代码，因此，生成的数控加工代码不需要进行任何修改就可以直接在数控系统中运行。后续的数控加工设备，只要扫描工件的识别码或相应的数控加工代码文件就能自动调出相应工件的数控加工代码，从而可以方便和快捷地实现注塑制品由检测到去除“飞边”或“毛边”和数控加工修正的全自动生产。

参照图6，基于电容检测技术的数控加工代码自动生成系统，包括：

电容检测模块，用于利用电容原理对工件进行检测，从而得到工件的实际尺寸；

比较与计算模块，用于将得到的实际尺寸与标准件的标准尺寸进行比较，并计算出不符合尺寸要求工件的几何偏差；

代码自动生成模块，用于根据计算出的几何偏差、加工工种、加工工序以及加工方法自动生成不符合尺寸要求工件的数控加工代码；

输出模块，用于对自动生成的数控加工代码进行转换和输出处理；

所述电容检测模块的输出端依次通过比较与计算模块和代码自动生成模块进而与输出模块的输入端连接。

参照图7，进一步作为优选的实施方式，所述比较与计算模块，其包括：

比较单元，用于将得到的实际尺寸与标准件的标准尺寸进行比较；

判断单元，用于根据比较的结果判断工件是否符合尺寸要求，若符合，则结束数控加工代码生成过程，反之，则转至计算单元；

偏差计算单元，用于计算不符合尺寸要求工件的几何偏差；

所述比较单元的输入端与电容检测模块的输出端连接，所述比较单元的输出端通过判断单元进而与偏差计算单元的输入端连接，所述偏差计算单元的输出端与代码自动生成模块的输入端连接。

参照图8，进一步作为优选的实施方式，所述代码自动生成模块，其包括：

计算单元，用于根据计算出的几何偏差计算不符合尺寸要求工件的加工余量、进给量以及进给速度；

获取单元，用于根据加工工种确定加工的坐标系，然后根据计算出的加工余量、进给量、进给速度、确定的坐标系和加工工序得到相应的指令代码以及辅助代码；

代码生成单元，用于根据得到的指令代码、辅助代码和加工方法生成不符合尺寸要求工件的数控加工代码；

所述计算单元的输入端和比较与计算模块的输出端连接，所述计算单元的输出端通过获取单元进而与代码生成单元的输入端连接，所述代码生成单元的输出端与输出模块的输入端连接。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。