基于激光位移传感器的数控机床尺寸在线检测系统设计

摘要： 为了提高数控机床加工精度，本文设计了一种基于激光位移传感器的数控机床尺寸在线检测与报警系统。系统利用激光位移传感器测量零件尺寸，并将数据传输至Fanuc数控系统，通过PMC程序进行尺寸超差判断，实现自动报警功能。本文详细介绍了系统的机械结构设计、控制系统设计、PMC程序设计以及实验结果分析，并对系统的特点和优势进行了阐述。

关键词： 激光位移传感器; 数控机床; 尺寸检测; 报警系统; Fanuc; PMC程序; 自动化

一、绪论

1.1 研究背景和意义

随着制造业的发展，对零件尺寸精度的要求越来越高，而传统的尺寸检测方法存在着精度低、效率慢、人工操作等问题，无法满足现代制造业的需求。因此，开发一套高精度、高效率、自动化的尺寸检测系统具有重要的意义。

本课题拟开发的基于激光位移传感器的尺寸测量系统，可以实现对零件尺寸的高精度在线测量，同时通过Fanuc数控系统接收到测量数据，实现自动化报警功能，提高了生产效率和产品质量。

1.2 研究内容和目的

本课题的研究内容为基于激光位移传感器的数控机床尺寸检测与报警系统的设计。主要包括机械结构设计、控制系统设计和实验结果分析等方面。

本课题的目的是设计一套高精度、高效率、自动化的尺寸检测系统，实现对零件尺寸的自动化在线测量和报警功能，提高生产效率和产品质量。

二、机械结构设计

2.1 激光位移传感器原理

激光位移传感器是一种非接触式测量仪器，它利用激光束扫描被测物体表面，通过测量激光束反射回来的光强和相位信息，计算出被测物体表面到传感器的距离。激光位移传感器具有高精度、高分辨率、高稳定性等特点，广泛应用于工业自动化、机器人、精密加工等领域。

2.2 机械结构设计

本设计采用的机械结构如下图所示：

[插入机械结构图]

机械结构由激光位移传感器、支架、滑动导轨、工作台等组成。激光位移传感器安装在支架上，通过滑动导轨与工作台相连。工作台上放置被测零件，通过滑动导轨的移动，实现对被测零件的尺寸测量。

三、控制系统设计

3.1 控制系统框图

本设计的控制系统框图如下所示：

[插入电器原理图]

控制系统由激光位移传感器、数据采集卡、Fanuc数控系统、PMC程序等组成。激光位移传感器通过数据采集卡将测量数据传输到Fanuc数控系统，PMC程序通过Fanuc数控系统实现对测量数据的处理和报警功能。

3.2 PMC程序设计

本设计的PMC程序如下所示：

[插入PMC程序]

当测量数据超出公差范围时，PMC程序会触发报警功能，并显示尺寸超差信息。

四、系统功能测试与结果分析

4.1 实验平台搭建

为了验证系统功能，搭建了实验平台，主要包括：

数控机床
激光位移传感器及支架
数据采集卡
Fanuc数控系统
计算机

4.2 实验结果与分析

对加工过程中的零件尺寸进行在线测量，并记录数据。通过与预设公差进行比较，验证系统报警功能的可靠性。实验结果表明，系统能够准确测量零件尺寸，并在尺寸超差时及时报警，满足设计要求。

五、结论

本文设计了一种基于激光位移传感器的数控机床尺寸在线检测与报警系统，该系统具有以下特点：

高精度: 采用激光位移传感器进行测量，具有高精度和高分辨率。
高效率: 采用自动化在线测量和报警功能，提高了生产效率。
自动化: 采用Fanuc数控系统和PMC程序实现自动化控制和报警功能。

本系统可广泛应用于机械制造、汽车制造、航空航天等领域，对提高产品质量和生产效率具有重要意义。

六、未来展望

未来可以进一步完善系统功能，例如：

增加数据存储和分析功能，实现数据的可追溯性和统计分析。
开发人机交互界面，方便用户操作和监控。
研究基于机器视觉的尺寸检测方法，进一步提高检测精度和效率。