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完整测量运动变换（CYCLE9960）说明
2 概述
从V48 版本之后，tool carrier（即CYCLE800）的创建除了使用经典的矢量设置方式之外，还可以在机床运动链的基础之上快速设置tool carrier。
依据机床运动链建立的tool carrier，使用CYCLE9960，可进行动态测量标定。
本文以双摆台五轴机床为例，说明如何使用CYCLE9960进行五轴标定。
3 机床结构
3.1 机床类型：双摆台
机床轴名分别为MX，MY，MZ，MSP，MA和MC。其中，
· MX，MY和MZ为直线轴，MSP为主轴，MA为工作台摆动，MC为工作台旋转.
· MZ带动刀具上下移动；MX带动MZ轴左右移动；MY带动MZ轴前后移动.
· MC带动工件旋转；MA带动MC轴摆动.
3.2 机床轴配置
|
4 机床运动链
· 说明：基本机床数据已经设置，如铣车工艺，CYCLE800等参数已设置
4.1 相关数据
参数 | 值 |
N18866 $MN_MM_NUM_KIN_TRAFOS | 4 |
N18880 $MN_MM_MAXNUM_KIN_CHAIN_ELEM | 20 |
4.2 运动链
机床运动链：分为刀具运动链和工件运动链两部分。
4.2.1 运动链概览
元素 | 设置 |
运动链概览 |
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4.2.2 刀具运动链
元素 | 设置 |
TOOL_CHAIN |
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X_OFFSET |
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X_AXIS |
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Y_OFFSET |
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Y_AXIS |
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Z_OFFSET |
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Z_AXIS |
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SP_OFFSET |
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SP1_AXIS |
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END_TOOL_CHAIN |
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4.2.3 工件运动链
元素 | 设置 |
TABLE_CHAIN |
|
A_OFFSET |
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A_OFFSET_CORR |
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A_AXIS |
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C_OFFSET |
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C_OFFSET_CORR |
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C_AXIS |
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END_TABLE_CHAIN |
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5 通过运动链创建tool carrier
新建TOOLCARR – tool carrier (chain)
5.1 运动类型：回转台
运动类型：回转台
5.2 Tool carrier设置（类型：TOOL_CARRIER_CHAIN）
元素 | 设置 |
工件链 |
|
属性 |
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6 调用tool carrier_chain
元素 | 设置 |
Transformation – tool carrier |
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选择tool carrier |
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选择‘TC3_CHAIN’ |
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调用tool carrier程序 |
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7 动态测量标定CYCLE9960
7.1 测量原理
动态测量标定（CYCLE9960）通过测量标准球的空间位置，以及测量球体的三维位置，基
于坐标转换链和刀架tool carrier来补偿TRAORI或TCARR转换所需的几何矢量尺寸。
工件测头在每个回转轴的最多12个不同位置接触球体以进行测量，回转轴位置可根据机床的几何尺寸确定。用户可以根据机床的几何尺寸来确定这些球体位置，使它们均匀分布在特定范围内。
7.2 测量条件
CYCLE9960（坐标转换测量）的使用必须满足以下前提条件：
Ø 3D测头已标定（长度和半径）
Ø 安装了标准球
Ø 创建机床运动链
Ø 依据机床运动链创建的刀架tool carrier，其误差不超过±1mm
Ø 机床已回参考点
Ø 所有参与坐标转换的轴的运行方向符合标准 ISO 841-2001 或 DIN 66217（右手准则）
Ø 线性轴和回转轴必须动态优化
Ø Protocol文件（MD11420 $MN_LEN_PROTOCOL_FILE ≥ 100）
3D测头 标定基准球
7.3 测量说明
每个旋转轴至少选取3个测量位置（最多12个测量位置），进行标定测量。
测头定位到标准球的测量起始点（如求顶上方），使用CYCLE9960测量标准球的位置。系统根据每个旋转轴至少3个测量位置（最多12个测量位置）的数据，计算出要求的几何矢量。
7.4 安装标准球
标准球应安装在机床上的工作台上。为测量可回转夹具的坐标回转矢量，球体必须安装在相应的夹具上。无论如何必须确保测头在所有选择的回转轴位置上都可以安全、无碰撞地逼近标准球、从标准球返回。
鉴于该原因，应尽可能远离待测回转轴的旋转中心安装标准球。
安装的标准球和旋转中心距离足够远，三个测量位置形成了较大的三角形
安装的标准球和旋转中心距离太近，三个测量位置形成的三角形过小
7.5 测量点选择
为每根回转轴确定三个测量位置（球面位置）。请注意，这三个位置产生的球面位置应形成一个尽可能大的三角形。
正确 错误 错误
Ø 注意
1）选定标定点时，注意测量起点(DFA)的选取必须足够长，否则会报警
2）选取标定点时，注意测头与基准球的干涉，避免在标定时发生碰撞
7.6 测量方向
可设置两种测量方向，
沿直线轴方向（适用于工作台旋转机械结构）
沿刀具矢量方向（适用于铣头旋转机械结构）
MD55740 $SCS_MEA_FUNCTION_MASK
Bit8 = 0：运动测量不激活TRAORI或TCARR（沿直线轴方向测量）
Bit8 = 1：运动测量中激活TRAORI或TCARR（沿刀具矢量方向测量）
沿直线轴方向 沿刀具矢量方向
7.7 旋转轴定义
参数 | 值 |
N55645 $SCS_MEA_KIN_MODE 线性矢量的自由分量 [0] – 基于运动链的tool carrier 的第1旋转轴 [1] – 基于运动链的tool carrier 的第2旋转轴 | 个位
举例， 双摆台AC结构：[0]=6，[1]=4 双摆台BC结构：[0]=6，[1]=5 |
7.7.1 机床类型‘M’：摆头+摆台
定义A：经典方法创建too carrier
定义B：基于运动链方法创建too carrier（旋转轴方向：从工件运动链到刀具运动链）
N55645 $SCS_MEA_KIN_MODE[0] =6 ; first rotary axis C on Z component
; C AXIS AT KIN. CHAIN, RETAIN Z VALUE
N55645 $SCS_MEA_KIN_MODE[1] =6 ; second rotary axis B on Z component
; B AXIS AT KIN. CHAIN, RETAIN Z VALUE
7.7.2 机床类型‘P’：双摆台
定义A：经典方法创建too carrier
定义B：基于运动链方法创建too carrier（旋转轴方向：从工件运动链到刀具运动链）
N55645 $SCS_MEA_KIN_MODE[0] =6 ; first rotary axis C on Z component
; C AXIS AT KIN. CHAIN, RETAIN Z VALUE
N55645 $SCS_MEA_KIN_MODE[1] =4 ; second rotary axis A on X component
; A AXIS AT KIN. CHAIN, RETAIN X VALUE
7.7.3 机床类型‘T’：双摆头
定义A：经典方法创建too carrier
定义B：基于运动链方法创建too carrier（旋转轴方向：从工件运动链到刀具运动链）
N55645 $SCS_MEA_KIN_MODE[0] =6 ; first rotary axis C on Z component
; DISTANCE C-A AXIS AT KIN. CHAIN
N55645 $SCS_MEA_KIN_MODE[1] =4 ; second rotary axis A on X component
; DISTANCE A-SP1 AT KIN. CHAIN
7.8 标定球定义
参数 | 值 |
N55649 $SCS_MEA_KIN_BALL_VEC 完全测量运动转换：球保持架的矢量 [0] X方向分量 [1] Y方向分量 [2] Z方向分量 | 球保持架的矢量（从球心到安装座）
举例， 3D测头垂直安装：[0]=0，[1]=0，[2]=-1 3D测头45度安装：[0]=0，[1]=0，[2]=-1
|
7.8.1 3D测头垂直安装
N55649 $SCS_MEA_KIN_BALL_VEC [0]=0 ; X component of the shaft vector
N55649 $SCS_MEA_KIN_BALL_VEC [1]=0 ; Y component of the shaft vector
N55649 $SCS_MEA_KIN_BALL_VEC [2]=-1 ; Z component of the shaft vector
7.8.2 3D测头45度安装
N55649 $SCS_MEA_KIN_BALL_VEC [0]=-1 ; X component of the shaft vector
N55649 $SCS_MEA_KIN_BALL_VEC [1]=0 ; Y component of the shaft vector
N55649 $SCS_MEA_KIN_BALL_VEC [2]=-1 ; Z component of the shaft vector
7.9 测量步骤
1) 3D测头标定（长度和半径）
2) 创建标定程序
3) 根据机床结构，设定旋转轴1的测量起始角，结束角和测量点数量（最下3，最大12）
旋转轴1-A的测量起始角0度，结束角-60度，测量点数量3
4) 根据机床结构，设定旋转轴2的测量起始角，结束角和测量点数量（最下3，最大12）
旋转轴2-C的测量起始角0度，结束角240度，测量点数量3
5) 开始测量
8 标定程序(CYCLE9960)
8.1 测量程序
N10 $SCS_MEA_KIN_DM_TOL=0 ; ; N55644
N20 $SCS_MEA_KIN_MODE[0]=6 ; N55645[0]
N30 $SCS_MEA_KIN_MODE[1]=4 ; N55645[1]
N40 $SCS_MEA_KIN_BALL_VEC[0]=0 ; N55649[0]
N50 $SCS_MEA_KIN_BALL_VEC[1]=0 ; N55649[1]
N60 $SCS_MEA_KIN_BALL_VEC[2]=-1 ; N55649[2]
N70 $SCS_MEA_FEED_POS_DEG=10 ; N55637
N80 G17 G90 G71 G64 G54
N82 T="3D_999"
N84 M6
N90 CYCLE800()
N100 TRAFOOF
N110 G0 X0 Y0 A0 C0
N120 G0 Z20
N130 CYCLE150(31,1,"CHAIN_9960_REPORT.TXT")
N140 CYCLE800(0,"TC3_CAHIN",200000,45,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,,1)
N150 CYCLE9960(11200,"TC3_CAHIN",1,25,0,0,-60,3,0,0,0,240,3,0,0.1,7,7,1,1,10,1)
N160 M17
8.2 测量报告
9 相关参数
参数 | 值 |
N13210 $MN_MEAS_TYPE 分布式驱动器上的测量方式 | 0：集中式测量 |
p0680[0...7] Central measuring probe, input terminal [0] 中央测量头1输入端子 [1] 中央测量头2输入端子 | [0]=3 ; DI/DO 11 (X122.13) [1]=6 ; DI/DO 15 (X132.13) |
p0488[0...2] Measuring probe 1 input terminal 伺服测量头1 的输入端子 | [0]=0 |
p0489 Measuring probe 2 input terminal 伺服测量头2 的输入端子 | [0]=0 |
N18866 $MN_MM_NUM_KIN_TRAFOS 可通过运动链定义的转换的最大数量 | 10 |
N18880 $MN_MM_MAXNUM_KIN_CHAIN_ELEM 运动链单元的最大数量 | 20 |
N51740 $MNS_MEA_FUNCTION_MASK 测量循环的设定，工件测量/刀具测量 | Bit 0 =1；工件测量，标定状态监控功能激活 Bit 1 =1；工件测量，测头长度的参照物为测球球面 Bit 2 =1；工件测量，补偿刀具时考虑刀架 Bit 6=1；在测量循环中测量程序段（MEAS）进给率100%（进给倍率>0时） Bit 15=1；工件测量，测量程序段采用G60准停 Bit 16 =1；刀具测量，补偿刀具时考虑刀架
|
N51770 $MNS_J_MEA_CAL_RING_DIAM 手动测量环规的直径 | -1 |
N52005 $MCS_DISP_PLANE_MILL 铣削平面选择 | 0 |
N54600 $SNS_MEA_WP_BALL_DIAM 工件测球的直径 | 测头半径标定完成后，自动输入 |
N54760 $SNS_MEA_FUNCTION_MASK_PIECE 自动工件测量的输入屏幕定 | Bit 1 =1；程序编辑画面显示软键‘3D测量’ Bit 3 =1；激活测头组选项 Bit 4 =1；激活标定测量进给率输入栏 Bit 22 =1；激活标定选项‘以未知中心标定’或‘以已知中心标定’ Bit 27 =1；在运动测量中未使能时，选择线性矢量公差 |
N54780 $SNS_J_MEA_FUNCTION_MASK_PIECE 手动工件测量的输入屏幕设定 | Bit 2 =1；激活选项‘电子工件测头标定’ Bit 3 =1；激活测头标定数据字段的选择 Bit 9 =1；激活零偏补偿选项‘可设置框架’ Bit 17 =1；激活选项‘在切换方向校准工件测头’
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N55613 $SCS_MEA_RESULT_DISPLAY 测量结果图显示选项 | 3： 显示测量结果图，测量循环会被一个系统自设的M0停止。按下“CYCLE START”后，测量循环会继续，测量结果图被取消。 |
N55628 $SCS_MEA_TP_FEED_MEASURE 标定刀具侧头时的进给率 | 300 mm/min |
N55630 $SCS_MEA_FEED_MEASURE 标定工件测头时的进给率 | 300 mm/min |
N55637 $SCS_MEA_FEED_POS_DEG 两次测量之间定位回转轴时的进给率 | 10 rpm |
N55638 $SCS_MEA_FEED_FAST_MEASURE 快速测量进给率 | 900 mm/min |
N55640 $SCS_MEA_FEED_CIRCLE 圆弧测量和球测量进给率 | 1000 mm/min |
N55644 $SCS_MEA_KIN_DM_TOL 运动测量：标准球的直径公差 | 0 |
N55645 $SCS_MEA_KIN_MODE 线性矢量的自由分量 [0] – 基于运动链的tool carrier 的第1旋转轴 [1] – 基于运动链的tool carrier 的第2旋转轴 | 个位
举例， 双摆台AC结构：[0]=6，[1]=4 双摆台BC结构：[0]=6，[1]=5 |
N55646 $SCS_MEA_KIN_VALUE 完全测量运动变换：线性矢量的值 [0] – 基于运动链的tool carrier 的第1旋转轴 [1] – 基于运动链的tool carrier 的第2旋转轴 | [0] =0 [1] =0 |
N55647 $SCS_MEA_KIN_MIN_ANG_TRIANGLE 测量三角形的最小内角值 | 10度 |
N55648 $SCS_MEA_KIN_MIN_ANG_POS 用于测量回转轴额最小角度范围 | 10度 |
N55649 $SCS_MEA_KIN_BALL_VEC 完全测量运动转换：球保持架的矢量 [0] X方向分量 [1] Y方向分量 [2] Z方向分量 | 球保持架的矢量（从球心到安装座）
举例， 3D测头垂直安装：[0]=0，[1]=0，[2]=-1 3D测头45度安装：[0]=0，[1]=0，[2]=-1
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N55740 $SCS_MEA_FUNCTION_MASK 测量循环的设定，工件测量/刀具测量 | Bit 0 =1；工件测量，中间定位中的碰撞监控 Bit 7 =1；机床运动，回转轴矢量输入值的标定基础 Bit 8 =1；机床运动，测量带有回转（TCARR）或有效的TRAORI Bit 10 =1；使用参考基准测量整个运动 Bit 11 =1；运动，测量校正球时的测量点数量 0：在圆弧轨道上测量时有10个测量点 1：在圆弧轨道上测量时有8个测量点
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10 作者/联系人
顾向清
2020-11-20
11 版本信息
版本 | 日期 | 修改内容 |
V1.0 | 2020.11.20 | |