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雷尼紹MP10/OMP60測頭系統在西門(mén)子840D中的應用

訪(fǎng)問(wèn)量:

內容提要:詳細闡述了雷尼紹MP10/OMP60測頭系統結合西門(mén)子840D數控系統實(shí)現工件/刀具測量的方法,包括硬件連接、軟件設置、參數設置和測量循環(huán)的應用。
關(guān)鍵詞: 探針  MP10  OMP60  840D
Application of RENISHAW MP10/OMP60 Probe System in SIEMENS 840D
HU Guoqing  AN Bo
Abstract.The method that combining RENISHAW MP10/OMP60 probe system and SIEMENS 840D CNC system to realize workpiece or tool measurement is expatiated, including to hardware connection,software setup,parameter setup and application of measuring cycles.
KeywordsProbe;MP10;OMP60;840D
MP10測頭系統是雷尼紹公司近年推出性?xún)r(jià)比較高的通用性測頭產(chǎn)品,在國內的安裝量近千套,它與數控系統的連接應用可以實(shí)現工件測量、刀具測量功能,可以縮短90%的在機輔助時(shí)間,并消除了因手動(dòng)檢測和找正工件而導致的工件報廢,在數控機床及制造業(yè)自動(dòng)化系統中廣泛應用,是智能化制造系統的眼睛。
OMP60測頭可兼容于MP10,它采用最先進(jìn)的調制光學(xué)傳輸方法,配置OMI-2集成接口接收器后,具有極強的抗光干擾能力。本文就MP10探針結合西門(mén)子840D數控系統應用測量功能實(shí)現的方法進(jìn)行闡述,為同類(lèi)型的應用提供借鑒,對以下的描述同樣適用于OMP60。
1.  硬件連接
1.1        系統構成
MP10測頭系統硬件由探針、光學(xué)接收模塊OMM、MI12接口單元組成,將它的測量脈沖接入CNC的高速測量接口,使系統融于一體。一種用于測量工件的MP10測頭系統連接示意如圖1:

MP10上的OMP二極管指示與OMM之間通過(guò)紅外線(xiàn)傳輸,二者之間的距離最好在3米之內,最大距離不可超過(guò)6米。MP10的發(fā)射角在30~70°之間,OMM的接收角約為30°,如果機床的運動(dòng)可能會(huì )致使遮擋,則需安裝第二臺OMM,以保證系統信號傳輸的可靠性,MI12備有第二OMM接口。MP10內裝有標準PP3型9VDC儀表電池,可發(fā)送測量開(kāi)關(guān)量信號,OMM的接收信號通過(guò)接口單元MI12隔離處理送到CNC系統。
1.2        MP10
MP10的OMP上有10個(gè)指示燈,其中3個(gè)黑色燈為接收燈,6個(gè)透明燈為發(fā)送燈,另1只為探針狀態(tài)指示燈。狀態(tài)燈處于綠色閃爍/紅色閃爍/紅色狀態(tài)分別表示探針就緒/觸發(fā)/電池電壓低。
松開(kāi)安裝探針端的固定螺絲,開(kāi)蓋后可見(jiàn)3位選項設置DIP開(kāi)關(guān),一般情況下保持雷尼紹出廠(chǎng)設置(ON/OFF/OFF)即可。
安裝好電池、探針和刀柄,使之成為整體。探針頸部一段為撞擊保護段,當遇強外力撞擊時(shí),該段首先折斷,以保護探針不受損,安裝時(shí)應小心操作,訂貨時(shí)可另訂1~2件。
1.3        OMM
OMM上有6個(gè)指示燈,其中上排左邊紅色燈指示電源正常,右邊綠色燈指示正在接收探針信號,中間的三個(gè)燈為反饋發(fā)送燈,當MI12發(fā)送啟動(dòng)/出錯/復位信號時(shí),下排的一個(gè)黃色燈亮。
打開(kāi)OMM面板,可看到右側有3位DIP設置開(kāi)關(guān),用于設置OMM的接收/發(fā)射角,通常設置ON/OFF/OFF對應接收/發(fā)射角均為最大值的50%。
1.4        MI12
MI12面板上有4個(gè)指示燈,從左至右分別為出錯/電池電壓低/MI就緒/電源指示,并設置了一個(gè)手動(dòng)啟動(dòng)觸發(fā)開(kāi)關(guān)。
打開(kāi)MI12后蓋,可見(jiàn)其主板上有兩個(gè)4位DIP設置開(kāi)關(guān)SW2和SW3,其中SW2各位含義見(jiàn)下表:
 

開(kāi)關(guān) 第1位 第2位 第3位 第4位
SW2 1 OMM1為OMM-C 2 OMM2為OMM-C2 3 自動(dòng)啟動(dòng) 4 出錯輸出NC
A 標準OMM1 B 標準OMM2 C PLC控制啟動(dòng) D 出錯輸出NO

 
自動(dòng)啟動(dòng)表示只要探針在OMM的視角范圍內則啟動(dòng),PLC控制啟動(dòng)表示通過(guò)M代碼或按鈕信號觸發(fā)啟動(dòng)。當使用標準OMM、PLC控制啟動(dòng)、出錯NO輸出時(shí)應設置SW2為A/B/C/D。SW3用于設置端子14-15和23-24的輸出類(lèi)型,通常情況下設置SW3為A/B/C/D分別對應端子輸出為探針狀態(tài)NO/NC。
MI12的端子連接如圖2所示: 

文本框: 圖2  MI12端子連接圖
端子14-15信號通過(guò)西門(mén)子840D的電纜分配盒接入,23-24可不接。也可以只接23-24端子,不接14-15端子。反應在CNC中的信號狀態(tài)相反。
1.5        CNC
    對于西門(mén)子840D來(lái)說(shuō),NCU的37針端口X121用于連接手輪、探針等,其中X10和X5分別用于連接探針1和探針2。
系統連接正常后,使MI12上電,啟動(dòng)探針,探針1/2的測量輸入可以通過(guò)PLC中的DB10.DBX107.0和DB10.DBX107.1監控。若接入的是探針狀態(tài)NO,則正常時(shí)該點(diǎn)為“0”,探針觸發(fā)時(shí)為“1”,若接入的是NC信號,則其狀態(tài)相反。
 
2.  系統設置
測頭系統的調試應安排在CNC系統完全正常、相關(guān)軸均運行正常后,在進(jìn)行有關(guān)測頭系統的設置和測量循環(huán)安裝之前,應對CNC系統的機床參數、MMC設置、PLC程序進(jìn)行數據備份,避免因內存重新分配等引起數據丟失。
2參數設置
除開(kāi)盡量不用R0~R33內部變量外,還需要重新分配系統內存以支持測頭循環(huán)的全程參數。相關(guān)的MD參數有:

MD參數 參數含義 西門(mén)子缺省值 推薦值 說(shuō)    明
18118 系統GUD文件數 3或7 9  
18120 全局用戶(hù)變量數 10 25 不可<6
18140 軸專(zhuān)用用戶(hù)變量數 0 10 不可<1
18150 變量存儲器位置 0 50 不可<4
18230 SRAM用戶(hù)存儲器 280 496 在原值上加256
18242 LUD最大區域 25 4096 若原值大于4096,則設為8192
18320 被動(dòng)系統文件數 100 200 不可<45
19250 用戶(hù)內存緩沖區 最大6 N+1 在原值上加1
28040 局部變量存儲空間 25/12 25 若原值已為25,則設為50

參數MD28040的值(單位kByte)除以MD18242的值(單位Byte)所得的商是循環(huán)子程序允許嵌套的級數,測頭循環(huán)需要最少3~4級嵌套,如根據推薦值計算所得的商為6.1。
2變量定義
測頭循環(huán)需要使用一些全局變量,對于測量工件或測量刀具來(lái)說(shuō),其需要的變量不同,需分別進(jìn)行定義。
以下是一個(gè)帶打印選項功能的工件測量測頭系統全局變量定義的內容:
%_N_UGUD_DEF
DEF NCK REAL RENC[50]
DEF NCK REAL RENE[20]
DEF NCK REAL RENP[66]
DEF NCK STRING[32] RENTL
DEF NCK BOOL RPRN[9]
DEF NCK INT RCYCTYP
DEF NCK AXIS AXV[5]
其中第6、7行專(zhuān)為打印選項功能而設,若不需要打印功能,則可不定義。變量定義可在UGUD中,也可以在GUD4~GUD9中,變量定義完成后,可在“參數”內看到已定義的除AXV[5]以外的變量。
要定義變量,先根據以上內容生成一個(gè)變量文件,如RENISHAW.0C。然后啟動(dòng)CNC系統,進(jìn)入840D的MMC主畫(huà)面,按“服務(wù)”     “數據選擇”     “NC-生效-數據”,選擇“用戶(hù)數據”     “全局用戶(hù)數據”      “全局用戶(hù)數據3”(對應UGUD、SGUD、MGUD、GUD4~GUD7),然后按右側豎向軟鍵“磁盤(pán)”,選擇RENISHAW.0C文件并啟動(dòng)讀入到定義目錄中,此時(shí)可在“定義”
中看到增加了一個(gè)UGUD。將光標移到UGUD上,按“數據管理”并激活。此時(shí)打開(kāi)“參數”    “用戶(hù)數據”     “UGUD”,可見(jiàn)定義的變量。
2測頭循環(huán)安裝
隨探針一起供貨的軟件為四個(gè)文件,其中3個(gè)文件為循環(huán)子程序文件,文件名分別為40140077/78/79.0C。
將裝有循環(huán)文件的軟盤(pán)插入系統軟驅?zhuān)瑔?dòng)CNC系統,進(jìn)入840D的MMC主畫(huà)面,按“服務(wù)”     “數據輸入”     “子程序”,按右側豎向軟鍵“磁盤(pán)”,選擇相應的*.0C文件并啟動(dòng)讀入到子程序目錄中,此時(shí)可在“程序”
“子程序”中看到許多名為L(cháng)9***的子程序。
3.  測頭循環(huán)
根據系統實(shí)際應用需要將部分循環(huán)裝入NCU,以隨時(shí)調用,下面將幾個(gè)主要循環(huán)的功能及其使用方法作簡(jiǎn)要闡述。
運行測頭循環(huán)之前,應運行L9800進(jìn)行初始化,然后運行校準循環(huán)對系統進(jìn)行校準,校準完成后就可以進(jìn)行測量工作。
3校準循環(huán)
    主要介紹L9801~L9803,對于需要用到矢量測量功能的系統,還要用到L9804。
3.1.1  L9801
L9801用于校準主軸端面以外的探針長(cháng)度。將探針作為一把刀具來(lái)看待,該循環(huán)的作用是校準并設置“刀具”長(cháng)度磨損量。
執行該校準前應準備一個(gè)平面,并測量該平面到主軸端面的距離z,并預留一個(gè)空刀號t作為探針的“刀具”號。
調用格式:R26=z  R20=t
          L9801
將探針移至平面上方,執行程序。
運行結果:Z軸移動(dòng)至平面,觸碰后快速返回至停止位,再慢速下降,觸碰后快速返回至起始位,輸出探針長(cháng)度值到刀號t的參數。
3.1.2  L9802
L9802用于校準主軸X、Y方向的偏移。執行前應準備一個(gè)已知內徑d的圓環(huán)或一個(gè)已知外徑d的凸起圓柱體。
調用格式:R7=d  [R26=z]
          L9802
[]內參數為可選項,對于圓柱體來(lái)說(shuō)需設置,它告訴系統在圓柱體的哪個(gè)高度位置測試。將探針置于圓環(huán)內部或圓柱上方某一位置,執行程序。
運行結果:
1.圓環(huán):探針在圓環(huán)內分別在X、Y方向移動(dòng)兩個(gè)來(lái)回;
圓柱:探針平移超過(guò)d值后下行至z處反向,觸碰后返回,然后從另一個(gè)方向觸碰圓柱體。從另一個(gè)方向重復一次.
2.輸出X、Y方向的偏移值分別存到變量RENP[2]和RENP[3]中。
3.1.3  L9803
L9803用于校準探針球體的半徑。準備工作同L9802。
調用格式:R7=d  [R26=z  R19=s]
          L9803
其中s為零偏號:0對應G500,1~4 對應G54~G57,5~99對應G505~G599。
運行結果:
1.同L9802
2.輸出X、Y方向的球半徑分別存到變量RENP[0]和RENP[1]中。
3測量循環(huán)
3.2.1  L9811
L9811用于測量X、Y、Z方向單平面測量,以確定該平面的尺寸或位置。
調用格式:R24=x或R25=y或R26=z [R8=e R9=f R11=h R13=m R17=q R19=s R20=t R21=u R22=v]
          L9811
根據測量的平面對象設置R24或R25或R26,其值為探針至該平面的X或Y 或Z方向的距離估計值。[]中參數為可選項,根據需要設置。
運行結果:將被測量平面X或Y或Z方向的位置和尺寸分別存放在變量RENC[35]或RENC[36]或RENC[37]和RENC[38]中。如果測量有錯誤,則輸出到變量RENC[40]~RENC[47]分別表示X/Y/Z/尺寸/方向等錯誤。
3.2.2  L9812
L9812用于凸臺或方腔測量,以確定凸臺或方腔的位置和尺寸。其常見(jiàn)測量方式有如圖3中所示三種,其調用格式分別是:
方式一:R24=x或R25=y
        L9812
方式二/三:R24=x或R25=y  R26=z  R18=r
L9812
其中x和y分別為X和Y方向尺寸的估計值,z是測量點(diǎn)的Z向位置值,r是設定一個(gè)保護距離。如果需定義零偏、刀號等,還有一些可選參數需設置。圖中的箭頭表示探針的移動(dòng)方向。
運行結果:探針沿箭頭方向移動(dòng),觸碰后返回,并最終將被測量體X或Y方向的位置和尺寸分別存放在變量RENC[35]或RENC[36]和RENC[38]中。如果測量有錯誤,則輸出到變量RENC[40]~RENC[47]分別表示X/Y/Z/尺寸等錯誤。

3.2.3  L9814
L9814用于凸起圓柱體或圓孔的測量。,以確定其位置和尺寸。其常見(jiàn)測量方式有如圖4中所示三種,其調用格式分別是:
方式一:R7=d
        L9814
方式二/三:R7=d  R26=z  R18=r
L9814
其中d為直徑的估計值,z是測量點(diǎn)的Z向位置值,r是設定一個(gè)保護距離。如果需定義零偏、刀號等,還有一些可選參數需設置。圖中的箭頭表示探針的移動(dòng)方向。

運行結果:探針沿箭頭方向移動(dòng),觸碰后返回,并最終將被測量體X和Y方向的位置和直徑值分別存放在變量RENC[35]、RENC[36]和RENC[38]中。如果測量有錯誤,則輸出到變量RENC[40]~RENC[47]分別表示X/Y/Z/尺寸等錯誤。 
測量循環(huán)還有L9815、L9816等,分別用于測量?jì)冉呛屯饨堑?,這里就不一一贅述。希望通過(guò)文中的部分應用經(jīng)驗交流,起到拋磚引玉的效果,從而提高測頭系統在數控系統中的應用效率。

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