数控加工和检测的管控系统、方法及数控加工和检测系统
技术领域
本发明涉及工件加工检测技术领域，尤其涉及一种数控加工和检测的管控系统、方法及数控加工和检测系统。
背景技术
在模具的设计制造过程中，核心零部件的尺寸精度直接影响模具的整体性能和后续生产的产品质量。因此，模具的这些核心零部件在进行数控加工后都需要进行检测，以满足尺寸装配和工艺品质要求；同时考虑设备成本等方面的因素，模具零件往往采用接触式探头进行检测。
目前，一般是先在机床上完成工件的加工，然后将工件下机放入三坐标测量仪等检测设备上进行检测，并将检测的尺寸坐标等数据与该工件的三维实体模型中的理论尺寸坐标进行数据校验对比，若工件的加工未能满足品质要求，则重新上机进行加工，之后再将工件下机放入三坐标测量仪等检测设备上进行检测直至满足品质要求；但该方法过程较为繁琐，不仅工作效率较低，且工件下机后放入三坐标测量仪中需要对工件的基准进行重新定位，在检测过程中可能由于加工和检测环节的两次装夹的基准定位误差从而影响工件最终检测的结果；为此，人们在每一机床上集成一三坐标测量仪等检测设备，以实现工件的在机检测，从而提高工作效率，并避免由于两次装夹和定位对工件最终的检测结果造成影响的问题发生。
然而，现有技术中在每台机床上均集成检测设备的成本较高，且现有技术无法对数控加工和检测进行实时监测和管理。
发明内容
本申请提供一种数控加工和检测的管控系统、方法及数控加工和检测系统，该数控加工和检测的管控系统不仅能够实现对工件的在机检测，以提高工作效率和工件的检测精度，且能够对数控加工和检测进行实时监测和管理。
为解决上述技术问题，本申请采用的第一个技术方案是：提供一种数控加工和检测的管控系统。该管控系统包括相互连接的数控机床控制模块、数据采集模块、数据存储模块和生产管控模块；其中，数控机床控制模块包括检测单元和控制单元；检测单元包括检测探头和标定球；其中，检测探头和标定球使用时设置在机床上，控制单元用于根据输入的第一检测程序驱动检测探头对标定球进行检测以获取检测探头的磨损误差值；根据输入的第一加工程序驱动机床对工件进行加工从而得到加工后的工件；以及根据输入的第二检测程序驱动检测探头对加工后的工件进行在机检测以获取加工后的工件的实测数据；数据采集模块用于采集机床的参数信息数据、检测探头的磨损误差值及加工后的工件的实测数据；数据存储模块用于存储机床的参数信息数据、检测探头的磨损误差值、加工后的工件的实测数据、工件的理论检测数据以及第一检测程序、第一加工程序和第二检测程序；生产管控模块用于对数据存储模块存储的数据进行分析处理，以对数控加工和检测进行实时监测和管理。
为解决上述技术问题，本申请采用的第二个技术方案是：提供一种数控加工和检测的管控方法。该方法包括：生产管控模块根据工件加工工单指令确定机床并从数控机床控制模块中的检测单元中调取对应的检测探头、标定球和/或机床的刀具，以安装在机床上；数控机床控制模块中的控制单元将检测探头切换至机床的加工主轴，并根据输入的第一检测程序利用检测探头对标定球进行检测，以获取检测探头的磨损误差值；控制单元将机床的刀具切换至机床的加工主轴，并根据输入的第一加工程序驱动机床利用机床的刀具对工件进行加工；控制单元将检测探头切换至机床的加工主轴，并根据输入的第二检测程序利用检测探头对加工后的工件进行在机检测以获取加工后的工件的实测数据；数据采集模块采集机床的参数信息数据、检测探头的磨损误差值及加工后的工件的实测数据，并将机床的参数信息数据、检测探头的磨损误差值及加工后的工件的实测数据存储于数据存储模块；生产管控模块对加工后的工件的理论检测数据，检测探头的磨损误差值，及加工后的工件的实测数据进行分析处理。
为解决上述技术问题，本申请采用的第三个技术方案是：提供一种数控加工和检测系统。该系统包括多个机床和用于对多个机床进行管控的管控系统，其中，该管控系统为上述所涉及的数控加工和检测的管控系统。
本申请提供的数控加工和检测的管控系统、方法及数控加工和检测系统，该数控加工和检测的管控系统通过设置数控机床控制模块，将数控机床控制模块设置成包括检测单元和控制单元，其中，检测单元包括检测探头和标定球，以通过控制单元根据输入的第一检测程序驱动检测探头对标定球进行检测从而获取检测探头的磨损误差值，并通过控制单元根据输入的第一加工程序驱动机床对工件进行加工从而得到加工后的工件；以及通过控制单元根据输入的第二检测程序驱动检测探头对加工后的工件进行在机检测从而获取加工后的工件的实测数据；其中，由于检测探头和标定球在使用时设置在机床上，从而能够使检测单元根据输入的第二检测程序通过检测探头对加工后的工件进行在机检测，相比于现有技术中对加工后的工件进行下机检测的方法，不仅提高了工作效率，且无需在工件二次加工后对工件的检测基准进行重新定位，避免了两次定位的误差对检测结果造成影响，从而大大提高了检测精度；同时，通过设置数据采集模块以采集机床的参数信息数据、检测探头的磨损误差值及加工后的工件的实测数据；另外，通过设置数据存储模块以存储机床的参数信息数据、检测探头的磨损误差值、加工后的工件的实测数据、加工后的工件的理论检测数据以及第一检测程序、第一加工程序和第二检测程序；此外，通过设置生产管控模块以对数据存储模块存储的数据进行分析处理，其中，由于该管控系统中的各个模块之间互连互通，从而能够对整个车间的所有机床的数控加工和检测进行实时监测和远程实时管理。
附图说明
图1为本申请一实施例提供的数控加工和检测的管控系统的结构示意图；
图2为本申请一实施例提供的检测探头和标定球设置在机床上的结构示意图；
图3为本申请一实施例提供的数据采集器的结构示意图；
图4为本申请另一实施例提供的数控加工和检测的管控系统的结构示意图；
图5为本申请又一实施例提供的数控加工和检测的管控系统的结构示意图；
图6为本申请一实施例提供的数控加工和检测的管控方法的流程图；
图7为图6中步骤S12的子流程图；
图8为本申请一具体实施例提供的检测探头与标定球的接触位置示意图；
图9为本申请另一实施例提供的数控加工和检测的管控方法的流程图；
图10为本申请又一实施例提供的数控加工和检测的管控方法的流程图；
图11为本申请一具体实施例提供的检测探头与加工后的工件的接触位置示意图；
图12为本申请一实施例提供的数控加工和检测系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请中的术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。本申请实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或模块的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或模块，而是可选地还包括没有列出的步骤或模块，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或模块。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
下面结合附图和实施例对本申请进行详细的说明。
请参阅图1和图2，其中，图1为本申请一实施例提供的数控加工和检测的管控系统的结构示意图；图2为本申请一实施例提供的检测探头和标定球设置在机床上的结构示意图；在本实施例中，提供一种数控加工和检测的管控系统10，在一应用场景中，该管控系统10具体可用于数控车间加工机床21的在机检测和实时管控；具体的，该数控系统10通过采用信息化、网络化的技术手段将整个车间中的所有机床21通过该管控系统10中相互连通的各个模块实现实时监测和管理，并在接收到工件加工工单指令后确定机床21，之后通过将用于检测加工后的工件43的检测探头41和标定球42在使用时设置在机床21上，然后通过机床的刀具和检测探头41的切换实现工件的加工、在机检测集成化，大大提高了加工检测的工作效率、降低了生产成本，并提高了产品检测的精度。
具体的，该管控系统10可包括相互连接的数控机床控制模块11、数据采集模块12、数据存储模块13和生产管控模块14。
其中，数控机床控制模块11具体可包括检测单元和控制单元。
在一实施例中，检测单元具体包括多个机床的刀具、多个标定球42和多个检测探头41；其中，多个机床的刀具、多个标定球42和多个检测探头41在使用时安装在机床21上；具体的，机床的刀具用于安装在机床21上以对工件进行加工，且机床的刀具具体可通过机床21上的刀柄安装在机床21上；检测探头41用于安装在机床21上以对标定球42和加工后的工件43进行检测；标定球42具体安装在机床21的机台上，且检测探头41和标定球42具体可参考机床的刀具在机床21上的安装方式安装在机床21上。
在一具体实施例中，检测单元中的机床的刀具、检测探头41和标定球42独立于机床21设置，以使同一检测探头41和标定球42分别用于至少两个机床21，从而大大提高同一检测探头41和标定球42的利用率，进而降低成本；具体的，在该实施例中，当需要使用某一机床21时，则从该检测单元中调取相应的机床的刀具、检测探头41和标定球42以安装在该机床21上，并对工件进行加工和在机检测，相比于下机检测加工后的工件43，能够有效提高工作效率，并降低检测误差；需要说明的是，从检测单元中调取机床的刀具、检测探头41和标定球42时，一个机床21可对应调取一个机床的刀具、一个检测探头41和一个标定球42。
进一步需要说明的是，在机床21处于停机状态时，机床的刀具、检测探头41和标定球42存储在该检测单元中以备其它机床21调取使用，从而有效提高了同一个机床的刀具、检测探头41和标定球42的利用率，同时能够避免在每台机床21上均安装一机床的刀具、一检测探头41和一标定球42，大大降低了成本。
具体的，该检测单元可为一刀具管理中心，数控加工和检测的所有机床的刀具、检测探头41和标定球42均可存放在该刀具管理中心。
在另一具体实施例中，上述包括机床的刀具、检测探头41和标定球42的检测单元也可直接集成在机床21上，相比于现有技术中在机床21上安装的用于对工件进行检测的检测模块，本实施例只需要安装检测探头41和标定球42即可完成工件的在机检测，大大减少了检测所需要的部件，从而有效降低了成本。
当然，在其它实施例中，检测单元中也可不包括机床的刀具，机床的刀具可直接集成在机床21上，检测单元中的检测探头41和标定球42则独立于机床21设置，以使同一个检测探头41和标定球42能够被多个机床21使用，从而大大提高同一个检测探头41和标定球42的利用率，并避免了在每台机床21上均安装一检测探头41和标定球42，有效降低了成本；可以理解的是，当需要使用某一机床21时，可从刀具管理中心调取对应的检测探头41和标定球42并安装在该机床21上，以对工件进行在机检测。
其中，控制单元包括多个，数控车间包括多个机床21，多个控制单元和多个机床21一一对应，即，一个机床21对应一个控制单元；
具体的，控制单元用于根据输入的第一检测程序驱动检测探头41对标定球42进行检测以获取检测探头41的磨损误差值；其中，第一检测程序可根据标定球42的预设检测点自动生成，并在控制单元需要输入该第一检测程序时从数据存储模块13中调取；其中，标定球42的预设检测点可根据标定球42的预设检测点数量和机床21的类型自动生成；具体的，第一检测程序可为G代码文件。
其中，检测探头41的磨损误差值具体是指检测探头41的各个检测点处的磨损误差值；检测探头41的各个检测点为检测探头41对标定球42进行检测时与标定球42接触的各个位置；当检测探头41对加工后的工件43进行检测时，检测探头41的各个检测点与加工后的工件43的各个预设检测点接触。
具体的，控制单元还用于根据输入的第一加工程序驱动机床21对工件进行加工从而得到加工后的工件43；其中，第一加工程序具体存储在数据存储模块13中，在具体使用过程中，控制单元可通过生产管控模块14从数据存储模块13中调用该第一加工程序；且该第一加工程序与待加工工件的加工工艺信息一一对应。其中，待加工工件的加工工艺信息具体可包括预加工尺寸大小、形状比例、弧度等信息。
进一步地，控制单元还用于根据输入的第二检测程序驱动检测探头41对加工后的工件43进行在机检测以获取加工后的工件43的实测数据；其中，第二检测程序可根据加工后的工件43的预设检测点自动生成；具体的，加工后的工件43的预设检测点可根据工件的加工轨迹，选择影响工件尺寸的关键检测位置点作为加工后的工件43的预设检测点进行确定。其中，实测数据具体是指检测探头41实际检测到的数据。
其中，数据采集模块12用于采集机床21的参数信息数据、检测探头41的磨损误差值及加工后的工件43的实测数据；其中，机床21的参数信息数据具体可为机床21的状态参数，机床21的状态参数具体可包括机床21的开关机时间、程序起始及结束时间、主轴负载、主轴转速、进给速度、进给倍率、当前运行程序、当前工件加工件数、故障代码、报错内容。
在一实施例中，数据采集模块12包括多个用于采集数据的数据采集器120，多个数据采集器120与多个机床21一一对应设置；在具体实施例中，与机床21对应的控制单元包括外部通信接口，数据采集器120具体与控制单元中的外部通信接口连接以进行数据采集。
具体的，参见图3，图3为本申请一实施例提供的数据采集器的结构示意图；数据采集器120具体可包括输入输出接口单元121、数据存储单元122、网络通信单元123和显示单元124。
其中，输入输出接口单元121与控制单元中的外部通信接口连接，用于输入从生产管控模块14发送的第一检测程序、第一加工程序和第二检测程序，并从控制单元获取机床21的参数信息数据和检测探头41检测到的数据。
其中，数据存储单元122与输入输出接口单元121连接，用于对输入输出接口单元121从控制单元获取的机床21的参数信息数据和检测探头41检测到的数据进行临时缓存存储。
其中，网络通信单元123与数据存储单元122连接，用于将数据存储单元122存储的机床21的参数信息数据和检测探头41检测到的数据实时上传至数据存储模块13；具体的，数据存储单元122存储的机床21的参数信息数据和检测探头41检测到的数据可采用工业以太网、无线网络通信等网络通讯方式通过网关、路由器、交换机等网络设施实时传输到数据存储模块13。
其中，显示单元124与数据存储单元122连接，用于对从控制单元获取的机床21的参数信息数据和检测探头41检测到的数据进行显示；在具体实施例中，该显示单元124也可对后期生产管控模块14根据数据存储模块13存储的数据进行分析处理以统计得到的工时绩效、成本核算、品质记录和机床21维护等信息进行显示，以便工作人员及时查看并管控。
具体的，上述所涉及的数据采集器120输入输出I/O的采集精度高达12位、采集延时低于200微秒。
具体的，上述所涉及的数据采集器120和检测探头41适用于FANUC、Mitsubishi、Siemens等主流的数控机床21控制系统，且适用于精密复杂工件的加工和检测，测量精度可达0.001mm，缩短了加工和检测周期。
其中，数据存储模块13用于存储机床21的参数信息数据、检测探头41的磨损误差值、加工后的工件43的实测数据、加工后的工件43的理论检测数据、第一检测程序、第一加工程序和第二检测程序；可以理解的是，在工件加工之前，对工件的加工尺寸、形状、规格等均有一预设值，该预设值即为加工后的工件43的理论检测数据。在一具体实施例中，加工后的工件43的实测数据和加工后的工件43的理论检测数据均可指工件在X、Y、Z方向上的坐标值，检测探头41的磨损误差值具体可根据标定球42的预设检测点在X、Y、Z方向上的理论坐标值和实际检测到的坐标值进行获取。
其中，生产管控模块14用于对数据存储模块13存储的数据进行分析处理，以对数控加工和检测进行实时监测和管理。
具体的，生产管控模块14用于对数据存储模块13存储的数据进行分析处理以判断加工后的工件43是否合格，并根据机床21的参数信息数据统计工时绩效、成本核算、品质记录和机床21维护，以对数控加工和检测进行实时监测和管理。
具体的，生产管控模块14对数据采集模块12采集的机床21的状态、运行参数、操作人员等数据进行处理、计算和统计实现订单的自动排程、生产过程监测、设备维护和远程监控、刀具和探头维护、工时统计、绩效考核、成本核算等，从而实现对数控加工和检测的实时监控和管理。
具体的，设备维护、机床的刀具和检测探头41维护具体可根据数据采集模块12采集的机床21的参数信息数据、检测探头41的磨损误差值、用户设定的设备维护保养工时周期或误差临界值进行实时自动判定，并通过数据采集模块12中的显示单元124进行显示，同时提示生产工作人员；工时统计、绩效考核和成本核算具体可根据数据采集模块12采集的机床21的参数信息数据、工件加工检测工时、工件检测结果、生产人员的信息进行实时统计分析，并实时传输到数据存储模块13，用于数控加工车间的自动生成统计报表：OEE设备综合效率分析、开机率分析、合格率统计、工时统计、绩效考核和成本核算等。
在一实施例中，参见图4，图4为本申请另一实施例提供的数控加工和检测的管控系统的结构示意图；该管控系统10还包括网络通信模块15和中央控制模块16。
其中，数控机床控制模块11、数据采集模块12、数据存储模块13以及生产管控模块14分别与中央控制模块16连接，以通过中央控制模块16控制数控机床控制模块11、数据采集模块12、生产管控模块14以及数据存储模块13工作。具体的，中央控制模块16控制数控机床控制模块11中的控制单元根据输入的第一检测程序驱动检测探头41对标定球42进行检测以获取检测探头41的磨损误差值；根据输入的第一加工程序驱动机床21对工件进行加工从而得到加工后的工件43；以及根据输入的第二检测程序驱动检测探头41对加工后的工件43进行在机检测以获取加工后的工件43的实测数据；中央控制模块16控制数据采集模块12采集机床21的参数信息数据、检测探头41的磨损误差值及加工后的工件43的实测数据；中央控制模块16控制数据存储模块13存储机床21的参数信息数据、检测探头41的磨损误差值、加工后的工件43的实测数据、加工后的工件43的理论检测数据以及第一检测程序、第一加工程序和第二检测程序；中央控制模块16控制生产管控模块14对数据存储模块13存储的数据进行分析处理，以对数控加工和检测进行实时监测和管理。
其中，网络通信模块15将中央控制模块16与数控机床控制模块11、数据采集模块12、数据存储模块13以及生产管控模块14连接，以实现该管控系统10中各个模块之间的互连互通，进而实现对数控加工和检测的实时监控和管理。比如，数据采集模块12采集的数据通过网络通信模块15传输至数据存储模块13进行存储。
在另一具体实施例中，参见图5，图5为本申请又一实施例提供的数控加工和检测的管控系统的结构示意图；该管控系统10还包括刀具管理模块17。
具体的，该刀具管理模块17用于对检测探头41、标定球42和/或机床的刀具进行统一管理；具体的，当检测单元包括检测探头41和标定球42时，刀具管理模块17用于对多个检测探头41和多个标定球42进行统一管理；当检测单元包括多个一一对应的机床的刀具、检测探头41和标定球42时，刀具管理模块17用于对多个一一对应的机床的刀具、检测探头41和多个标定球42进行统一管理。
具体的，刀具管理模块17也可通过网络通信模块15与中央控制模块16连接，以实现与该管控系统10中各个模块之间的互通互连。
具体的，当需要使用某一机床21时，可通过刀具管理模块17从检测单元中调取检测探头41、标定球42和/或机床的刀具以安装在机床21上。
综上，可以理解的是，在一具体实施例中，在该管控系统10中包括多个控制单元和多个数据采集器120，且每个机床21对应一个控制单元和一数据采集器120，以通过对应的控制单元控制工件的加工和检测，并通过对应的数据采集器120采集机床21的参数信息数据和检测探头41检测到的数据；具体的，多个控制单元和多个数据采集器120与同一个数据存储模块13、刀具管控模块和生产管控模块14连接，以通过相互连接的各个模块对该车间的所有机床21进行统一管理和实时监管。
具体的，该管控系统10中的检测探头41和标定球42在使用时设置在机床21上，通过机床的刀具和检测探头41的切换实现工件的加工、在机检测集成化，大大提高了加工检测的工作效率、降低了生产成本，并提高了产品检测的精度；同时，通过采用信息化、网络化的技术手段将整个车间中的所有机床21通过该管控系统10实现实时监测和管理；具体的，通过数据采集器120连接到机床21的控制单元以实时通信并采集机床21的参数信息数据、机床的刀具、工件、工作人员、检测等数据信息，同时对实时采集的数据进行处理以实现数控车间的生产自动排程、生产过程监测、设备维护、刀具和探头维护、工时统计、绩效考核、成本核算等功能，从而提高数控车间的信息化和自动化。
具体的，上述所涉及的管控系统10也可用于电火花设备、普通车床和铣床等工件的加工、在机检测和实时生产管控。
本实施例提供的数控加工和检测的管控系统10，通过设置数控机床控制模块11，将数控机床控制模块11设置成包括控制单元和检测单元，其中，检测单元包括检测探头41和标定球42，以通过控制单元根据输入的第一检测程序驱动检测探头41对标定球42进行检测从而获取检测探头41的磨损误差值，并通过控制单元根据输入的第一加工程序驱动机床21对工件进行加工从而得到加工后的工件43；以及通过控制单元根据输入的第二检测程序驱动检测探头41对加工后的工件43进行在机检测从而获取加工后的工件43的实测数据；其中，由于检测探头41和标定球42在使用时设置在机床21上，从而能够使检测单元根据输入的第二检测程序通过检测探头41对加工后的工件43进行在机检测，相比于现有技术中对加工后的工件43进行下机检测的方案，不仅提高了工作效率，且无需在工件二次加工后对工件的检测基准进行重新定位，避免了两次定位的误差对检测结果造成影响，从而大大提高了检测精度；同时，通过设置数据采集模块12以采集机床21的参数信息数据、检测探头41的磨损误差值及加工后的工件43的实测数据；另外，通过设置数据存储模块13以存储机床21的参数信息数据、检测探头41的磨损误差值、加工后的工件43的实测数据、加工后的工件43的理论检测数据以及第一检测程序、第一加工程序和第二检测程序；此外，通过设置生产管控模块14以对数据存储模块13存储的数据进行分析处理，其中，由于该管控系统10中的各个模块之间互连互通，从而能够对整个车间的所有机床21的数控加工和检测进行实时监测和远程实时管理。
具体的，上述数控加工和检测的管控系统10的具体工作流程可参见以下关于数控加工和检测的管控方法的相关文字描述。
请参阅图6，图6为本申请一实施例提供的数控加工和检测的管控方法的流程图；在本实施例中，提供一种数控加工和检测的管控方法，该管控方法具体可通过上述关于数控加工和检测的管控系统10执行；该方法具体可包括：
步骤S11：生产管控模块根据工件加工工单指令确定机床并从数控机床控制模块中的检测单元中调取对应的检测探头、标定球和/或机床的刀具、以安装在机床上。
具体的，生产管控模块14接收用户下发的待加工工件的工件加工工单指令；然后生产管控模块14从数据存储模块13获取所有机床21的当前状态和规格以及机床的刀具和检测探头41等信息，并根据接收到的工件加工工单指令和所有机床21的当前状态和规格以及机床的刀具和检测探头41等信息自动确定机床21；之后生产管控模块14从数控机床控制模块11中的检测单元中调取对应的机床的刀具、检测探头41和标定球42以安装在机床21上，同时将工件加工工单指令下发至当前机床21对应的数据采集器120中，当前机床21接收数据采集器120的指令后，等待工单进行正式加工和检测。
在一具体实施例中，生产管控模块14从检测单元中调取对应的机床的刀具、检测探头41和标定球42的过程中还包括将机床21的参数信息数据发送至刀具管理模块17，刀具管理模块17根据机床21的参数信息数据调取对应的机床的刀具、检测探头41和标定球42以安装在机床21上。
具体的，工件加工工单开始，生产管控模块14根据工件的加工工艺信息确定检测探头41和标定球42和/或机床的刀具的尺寸型号，通过数据存储模块13存储的工业数据分析车间所有机床21的运行状态、并分配最合适的加工机床21，进行该工单的自动生产排程；之后对该工单分配的机床21的机台进行清理，并将工件装夹定位；同时对从检测单元中调用的检测探头41、标定球42和/或机床的刀具进行装夹固定。
其中，标定球42的材质具体可为超硬陶瓷材料，具有高韧性、高强度、高硬度、高耐磨性，耐腐蚀性好，绝缘性能好、防静电，定期进行更换。
步骤S12：数控机床控制模块中的控制单元将检测探头切换至机床的加工主轴，并根据输入的第一检测程序利用检测探头对标定球进行检测，以获取检测探头的磨损误差值。
具体的，参见图7，图7为图6中步骤S12的子流程图；步骤S12具体包括：
步骤S121：数控机床控制模块中的控制单元将检测探头切换至机床的加工主轴。
步骤S122：生产管控模块根据标定球的预设检测点从数据存储模块中调用第一检测程序，并通过数据采集模块发送第一检测程序至机床对应的控制单元。
具体的，根据标定球42的预设检测点数量和机床21类型自动生成标定球42的预设检测点，然后根据标定球42的预设检测点生成对应的第一检测程序，当需要对标定球42上的预设检测点进行检测时，从数据存储模块13中调取第一检测程序，并通过数据采集模块12中与该机床21对应的数据采集器120将该第一检测程序发送至与该机床21对应的控制单元。
步骤S123：控制单元根据输入的第一检测程序利用检测探头对标定球的多个预设检测点进行检测以获取标定球的各个预设检测点的实测数据。
具体的，检测探头41的第一位置与标定球42中的其中一预设检测点接触，并在第一检测程序下对标定球42的当前预设检测点进行自动检测并获取标定球42的当前预设检测点的实测数据；然后使检测探头41区别于第一位置的第二位置与标定球42的另一预设检测点接触并进行检测以获取标定球42的另一预设检测点对应的实测数据，循环上述步骤直至检测探头41检测完标定球42上的所有预设检测点为止。其中，检测探头41与标定球42接触的位置为检测探头41上的检测点，可以理解的是，检测探头41上的多个检测点与标定球42上的多个预设检测点一一对应。
步骤S124：生产管控模块根据标定球的各个预设检测点的实测数据和标定球的各个预设检测点的理论检测数据计算并获取检测探头的各个检测点的磨损误差值。
具体的，标定球42的各个预设检测点均对应一理论检测数据，在具体实施过程中，可通过对标定球42的各个预设检测点的实测数据与对应的标定球42的预设检测点的理论检测数据进行比较以分别获取二者的差值，该差值即为检测探头41对应检测点的磨损误差值。具体的，标定球42的各个预设检测点对应的实测数据和理论检测数据均可为三维坐标数据，以下实施例均以此为例。
具体的，检测探头41的检测点的磨损误差值具体是指检测探头41的检测点在三个方向上的误差值。
具体的，标定球42的各个预设检测点及其对应的理论检测数据可根据用户输入的参数自动生成并存储于数据存储模块13。
下面举一具体实施例进行详细说明。
比如，参见图8，图8为本申请一具体实施例提供的检测探头41和标定球的接触位置示意图；标定球42上有两个预设检测点，分别为预设检测点A1和预设检测点A2，检测探头41与预设检测点A1接触的检测点为B1，与预设检测点A2接触的检测点为B2；其中，第一预设检测点A1，其对应的理论检测数据为(X0，Y0，Z0)，检测探头41检测到的实测数据为(X1，Y1，Z1)，第二预设检测点A2，其对应的理论检测数据为(X2，Y2，Z2)，检测探头41检测到的实测数据为(X3，Y3，Z3)；则检测探头41的检测点B1的磨损误差值为(Xδ1、Yδ1、Zδ1)，其中，Xδ1＝X0-X1，Yδ1＝Y0-Y1，Zδ1＝Z0-Z1，检测探头41的检测点B2的磨损误差值为(Xδ2、Yδ2、Zδ2)，其中，Xδ1＝X3-X2，Yδ1＝Y3-Y2，Zδ1＝Z3-Z2。
步骤S13：控制单元将机床的刀具切换至机床的加工主轴，并根据输入的第一加工程序驱动机床利用机床的刀具对工件进行加工。
具体的，将机床的刀具装夹固定在机床21的加工主轴上，生产管控模块14根据工件的加工工艺信息从数据存储模块13调用工件的第一加工程序(比如，G代码文件)，并通过数据采集模块12发送指令到该机床21对应的数据采集器120和控制单元；控制单元通过调用的第一加工程序(比如，G代码文件)驱动机床21对工件进行加工以得到加工后的文件。
步骤S14：控制单元将检测探头切换至机床的加工主轴，并根据输入的第二检测程序利用检测探头对加工后的工件进行在机检测以获取加工后的工件的实测数据。
具体的，得到加工后的工件43之后，根据工件的加工轨迹选择影响工件尺寸的关键检测位置作为加工后的工件43的预设检测点，然后根据加工后的工件43的预设检测点生成对应的第二检测程序(比如，G代码文件)，当需要对加工后的工件43进行检测时，生产管控模块14从数据存储模块13中调取该第二检测程序，并经数据采集模块12中与该机床21对应的数据采集器120将第二检测程序发送至与该机床21对应的控制单元中，以使控制单元根据输入的第二检测程序对工件进行在机检测，从而获得工件的各个预设检测点的实测数据，同时，通过数据采集器120将获得工件的各个预设检测点的实测数据传输到数据存储模块13。
具体的，在对加工后的工件43进行检测的过程中，检测探头41的各个检测点分别与工件上的各个预设检测点接触，以得到工件各个预设检测点的实测数据。具体的，检测探头41检测到的加工后的工件43的实测数据和加工后的工件43的理论检测数据均可为三维坐标数据，以下实施例均以此为例。
步骤S15：数据采集模块采集机床的参数信息数据、检测探头的磨损误差值及加工后的工件的实测数据，并将机床的参数信息数据、检测探头的磨损误差值及加工后的工件的实测数据存储于数据存储模块。
步骤S16：生产管控模块对加工后的工件的理论检测数据，检测探头的磨损误差值，及加工后的工件的实测数据进行分析处理。
其中，加工后的工件43的理论检测数据为工件最终成品的预设检测数据；实测数据为检测探头41检测到的加工后的工件43的检测数据。
具体的，生产管控模块14对加工后的工件43的理论检测数据，检测探头41的磨损误差值，及加工后的工件43的实测数据进行分析以判断当前工件加工是否合格，当判断结果为合格时，取下工件，并根据数据存储模块13存储的数据统计工时绩效、成本核算、采集加工检测数据，维护设备机台和刀具等；当判断结果不合格且非过切时，对工件进行再加工直至满足工单要求或过切，然后取下工件，根据数据存储模块13存储的数据统计工时绩效、成本核算、采集加工检测数据，维护设备机台和刀具等；当判断结果不合格且过切时，则直接取下工件，根据数据存储模块13存储的数据统计工时绩效、成本核算、采集加工检测数据，维护设备机台和刀具等。具体的，生产管控模块14根据数据存储模块13中存储的机床21的参数信息数据等统计工时绩效、成本核算、品质记录和机床21的维护。
其中，加工后的工件43是否过切具体是指加工后的工件43的尺寸、角度等数据是否小于预设阈值；比如，预加工一长度为5cm，宽度为3cm的工件，而实际加工后的工件43，其长度为4cm，宽度为3cm，则确定加工后的工件43为过切；若实际加工后的工件43，其长度为6cm，宽度为3cm，则确定加工后的工件43没有过切(即非过切)，则可进一步对其进行加工以满足预设条件。
本实施例提供的数控加工和检测的管控方法，通过生产管控模块14根据工件加工工单指令确定机床21并从数控机床控制模块11中的检测单元中调取对应的检测探头41、标定球42和/或机床的刀具，以安装在机床21上；然后通过数控机床控制模块11中的控制单元将检测探头41切换至机床21的加工主轴，并根据输入的第一检测程序利用检测探头41对标定球42进行检测，以获取检测探头41的磨损误差值；之后控制单元将机床的刀具切换至机床21的加工主轴，并根据输入的第一加工程序驱动机床21利用机床的刀具对工件进行加工以得到加工后的工件43；之后控制单元将检测探头41切换至机床21的加工主轴，并根据输入的第二检测程序利用检测探头41对加工后的工件43进行在机检测以获取加工后的工件43的实测数据；数据采集模块12采集机床21的参数信息数据、检测探头41的磨损误差值及加工后的工件43的实测数据，并将机床21的参数信息数据、检测探头41的磨损误差值及加工后的工件43的实测数据存储于数据存储模块13；生产管控模块14对加工后的工件43的理论检测数据，检测探头41的磨损误差值，及加工后的工件43的实测数据进行分析处理，从而不仅能够实现工件的加工和在机检测，且可对其进行实时监测和管理，同时可对整个车间的所有机床21同时进行实时监测和管理。
请参阅图9，图9为本申请另一实施例提供的数控加工和检测的管控方法的流程图；在本实施例中，提供一种数控加工和检测的管控方法，该管控方法具体可通过上述关于数控加工和检测的管控系统10执行；具体的，该管控方法可包括：
步骤S21：生产管控模块根据工件加工工单指令确定机床并从数控机床控制模块中的检测单元中调取对应的检测探头、标定球和/或机床的刀具、以安装在机床上。
步骤S22：数控机床控制模块中的控制单元将检测探头切换至机床的加工主轴，并根据输入的第一检测程序利用检测探头对标定球进行检测，以获取检测探头的磨损误差值。
步骤S23：控制单元将机床的刀具切换至机床的加工主轴，并根据输入的第一加工程序驱动机床利用机床的刀具对工件进行加工。
步骤S24：控制单元将检测探头切换至机床的加工主轴，并根据输入的第二检测程序利用检测探头对加工后的工件进行在机检测以获取加工后的工件的实测数据。
步骤S25：数据采集模块采集机床的参数信息数据、检测探头的磨损误差值及加工后的工件的实测数据，并将机床的参数信息数据、检测探头的磨损误差值及加工后的工件的实测数据存储于数据存储模块。
具体的，上述步骤S21至步骤S25的具体实施过程与上述实施例中提供的数控加工和检测的管控方法中的步骤S11至步骤S15的具体实施过程相同或相似，且可实现相同或相似的技术效果，具体可参见上述相关文字描述，在此不再赘述。
步骤S26：生产管控模块根据加工后的工件的理论检测数据，检测探头的磨损误差值，及加工后的工件的实测数据判断加工后的工件是否合格。
具体的，当判断结果为合格时，则执行步骤S29；当判断结果为不合格时，则执行步骤S27。
步骤S27：判断加工后的工件是否过切。
具体的，当判断结果为过切时，则确定加工后的工件43不合格，并执行步骤S29；当判断结果为没有过切时，则执行步骤S28。
步骤S28：控制单元将检测探头切换至机床的加工主轴，并根据输入的补偿加工程序驱动机床利用机床的刀具对加工后的工件进行再加工。
具体的，当工件加工不合格且非过切时，将在机床21主轴上安装的检测探头41重新切换为机床的刀具，并对加工后的工件43重新进行编程并生成补偿加工程序文件，同时通过数据采集模块12存储于数据存储模块13，并在需要再加工的时候生产管控模块14从数据存储模块13中调取相应的补偿加工程序(如相应的G代码文件)，通过数据采集模块12发送指令到该机床21对应的数据采集器120和控制单元，然后进行工件的补偿加工，之后返回执行步骤S24进行工件的再次检测和加工结果判定，直到判定结果为加工合格或过切(不合格)为止。
步骤S29：完成加工和检测。
具体的，在完成加工和检测之后，还包括生产管控模块14根据机床21的参数信息数据统计工时绩效、成本核算、品质记录和机床21维护等并显示在显示单元124上，以实现对数控加工和检测的实时监测和管理。
本实施例提供的数控加工和检测的管控方法，与上述实施例提供的数控加工和检测的管控方法相比，进一步通过生产管控模块14根据数据存储模块13存储的加工后的工件43的理论检测数据，检测探头41的磨损误差值，及加工后的工件43的实测数据判断加工后的工件43是否合格，并在工件加工不合格且非过切时，通过控制单元将检测探头41切换至机床21的加工主轴，并根据输入的补偿加工程序驱动机床21利用机床的刀具对加工后的工件43进行再加工，直至加工合格或过切位置，以实现工件的在机检测并加工；之后生产管控模块14根据机床21的参数信息数据统计工时绩效、成本核算、品质记录和机床21维护等并显示在显示单元124上，以便工作人员及时查看并处理，进而实现对数控加工和检测的实时监测和管理。
请参阅图10，图10为本申请又一实施例提供的数控加工和检测的管控方法的流程图；在本实施例中，提供一种数控加工和检测的管控方法，该管控方法具体可通过上述关于数控加工和检测的管控系统10执行；具体的，该方法可包括：
步骤S31：生产管控模块根据工件加工工单指令确定机床并从数控机床控制模块中的检测单元中调取对应的检测探头、标定球和/或机床的刀具、以安装在机床上。
步骤S32：数控机床控制模块中的控制单元将检测探头切换至机床的加工主轴，并根据输入的第一检测程序利用检测探头对标定球进行检测，以获取检测探头的磨损误差值。
步骤S33：控制单元将机床的刀具切换至机床的加工主轴，并根据输入的第一加工程序驱动机床利用机床的刀具对工件进行加工。
步骤S34：控制单元将检测探头切换至机床的加工主轴，并根据输入的第二检测程序利用检测探头对加工后的工件进行在机检测以获取加工后的工件的实测数据。
步骤S35：数据采集模块采集机床的参数信息数据、检测探头的磨损误差值及加工后的工件的实测数据，并将机床的参数信息数据、检测探头的磨损误差值及加工后的工件的实测数据存储于数据存储模块。
具体的，上述步骤S31至步骤S35的具体实施过程与上述实施例中提供的数控加工和检测的管控方法中的步骤S21至步骤S25的具体实施过程相同或相似，且可实现相同或相似的技术效果，具体可参见上述相关文字描述，在此不再赘述。
步骤S36：生产管控模块根据检测探头的各个检测点的磨损误差值、加工后的工件的实测数据和加工后的工件的理论检测数据计算并获取加工后的工件的各预设检测点的最终误差值。
具体的，根据检测探头41检测到的加工后的工件43的各个预设检测点的实测数据和检测探头41的每个检测点对应的磨损误差获取加工后的工件43的各个预设检测点的实时检测数据，然后将加工后的工件43的各个预设检测点的实时检测数据分别与其对应的理论检测数据进行比较以获取二者的差值，该差值即为加工后的工件43上的对应预设检测点的最终误差值。其中，加工后的工件43的各个预设检测点的实时检测数据为检测探头41的检测点没有磨损时对应的检测数据。
可以理解的是，检测探头41对加工后的工件43进行检测时，会得到一个检测探头41检测出来的数据，该数据即为实测数据；但由于检测探头41的检测点可能存在磨损，在获取加工后的工件43的实时检测数据时，应该在检测探头41检测到的实测数据的基础上再加上其对应检测点的磨损误差值才为加工后的工件43实际应该检测到的数据，即加工后的工件43的预设检测点对应的实时检测数据。
下面对该过程进行举例说明：比如，参见图11，图11为本申请一具体实施例提供的检测探头与加工后的工件的接触位置示意图；加工后的工件43包括两个预设检测点，分别为预设检测点C1和预设检测点C2；检测探头41在对加工后的工件43进行检测时，检测探头41的检测点B1与加工后的工件43上的预设检测点C1接触并进行检测，得到的加工后的工件43的预设检测点C1处的实测数据为(X4、Y4、Z4)，若检测探头41的检测点B1处不存在磨损，则加工后的工件43的预设检测点C1对应的实时检测数据即为(X4、Y4、Z4)；而若检测探头41的检测点B1处存在磨损，且磨损误差值具体为(Xδ1、Yδ1、Zδ1)，则加工后的工件43的预设检测点C1对应的实时检测数据为(X5、Y5、Z5)，其中，X5＝X4+Xδ1，X5＝Y4+Yδ1，X5＝Z4+Zδ1；检测探头41的检测点B2与工件上的预设检测点C2接触并进行检测，得到的工件的预设检测点C2处的实测数据为(X6、Y6、Z6)，若检测探头41的检测点B2处不存在磨损，则加工后的工件43的预设检测点C2对应的实时检测数据即为(X6、Y6、Z6)；而若检测探头41的检测点B2处存在磨损，且检测探头41的检测点B2对应的磨损误差值为(Xδ2、Yδ2、Zδ2)，则工件的预设检测点C2对应的实时检测数据为(X7、Y7、Z7)，其中，X7＝X6+Xδ2，Y7＝Y6+Yδ2，Z7＝Z6+Zδ2。其中，若加工后的工件43的预设检测点C1对应的理论检测数据为(X8、Y8、Z8)，加工后的工件43的预设检测点C2对应的理论检测数据为(X9、Y9、Z9)，则加工后的工件43的预设检测点C1对应的最终误差值为(X10、Y10、Z10)，其中，X10＝X4+Xδ1-X8，X10＝Y4+Yδ1-Y8，X10＝Z4+Zδ1-Z8；工件的预设检测点C2对应的最终误差值为(X10、Y10、Z10)，其中，X10＝X6+Xδ2-X9，X10＝Y6+Yδ2-Y9，X10＝Z6+Zδ2-Z9。
步骤S37：判断加工后的工件的各预设检测点的最终误差值是否小于或等于预设误差值，且加工后的工件的各预设检测点的最终误差值的矢量方向与对应预设检测点处的法失之间的夹角是否小于预设角度。
其中，预设误差值具体可为0.002mm，预设角度具体可为90°。
具体的，当工件的各预设检测点的最终误差值小于或等于预设误差值，且工件的各个检测点的最终误差值的矢量方向与对应检测点处的法失之间的夹角小于预设角度时，则确定加工后的工件43合格，并执行步骤S40；若否，则确定加工后的工件43不合格，则执行步骤S38。
其中，工件的各个预设检测点的最终误差值小于或等于预设误差值具体是指最终误差值对应的三个方向上的误差值均小于或等于预设误差值；比如，工件的预设检测点C1处对应的最终误差值为(X10、Y10、Z10)，则X10、Y10和Z10均需小于或等于预设误差值。
需要说明的是，加工后的工件43的各个检测点的最终误差值的矢量方向与对应检测点处的法失之间的夹角是否小于预设角度具体是指加工后的工件43的各个检测点的最终误差值在三个方向上(X、Y、Z方向)的矢量与法失之间的夹角是否均小于预设角度；比如，工件的预设检测点C1对应的法失为(A1、B1、C1)，若工件的预设检测点C1对应的最终误差值为(X10、Y10、Z10)，则X10、Y10和Z10对应的矢量与法失(A1、B1、C1)之间的夹角均应小于预设角度。
下面结合具体实施例对加工后的工件43的其中一个预设检测点的最终误差值的矢量方向与对应预设检测点处的法失之间的夹角的获取方式进行说明；具体的，加工后的工件43的其它预设检测点的最终误差值的矢量方向与对应预设检测点处的法失之间的夹角的获取方式类似，在此不再赘述。
比如，加工后的工件43的预设检测点C1对应的最终误差值为(X10、Y10、Z10)，对应的法失为(A1、B1、C1)；则X方向对应的矢量与法失(A1、B1、C1)之间的夹角具体获取方式如下：若X10为正，则X方向对应的矢量与法失(A1、B1、C1)之间的夹角为矢量(1，0，0)与矢量(A1，B1，C1)的夹角；其中，两个矢量的夹角计算方法是数学公式，常用方法，在此不再赘述；若X10为负，则X方向对应的矢量与法失(A1、B1、C1)之间的夹角为矢量(-1，0，0)与矢量(A1，B1，C1)的夹角；X10为0，则X方向对应的矢量与法失(A1、B1、C1)之间的夹角为0；同理，Y方向、Z方向的夹角计算方法类似X方向的计算方式，在此不再赘述。
步骤S38：判断加工后的工件是否过切。
具体的，判断加工后的工件43的最终误差值在X、Y、Z三个方向上是否存在至少一个方向上的误差值的绝对值大于预设误差值，且该方向对应的夹角小于预设角度；若是，则确定加工后的工件43非过切，则执行步骤S39，若否，则确定加工后的工件43过切，并执行步骤S40。
步骤S39：控制单元将检测探头切换至机床的加工主轴，并根据输入的补偿加工程序驱动机床利用刀具对加工后的工件进行再加工。
具体的，补偿加工完成之后返回执行步骤S34进行工件的再次检测和加工结果判定，直到判定结果为加工合格或过切(不合格)为止。
步骤S40：完成加工和检测。
具体的，上述步骤S38至步骤S40的其它具体实施过程与上述实施例中提供的数控加工和检测的管控方法中的步骤S27至步骤S29的具体实施过程相同或相似，且可实现相同或相似的技术效果，具体可参见上述相关文字描述，在此不再赘述。
本实施例提供的数控加工和检测的管控方法，相比于上述实施例所涉及的数控加工和检测的管控方法，进一步通过判断工件的各预设检测点的最终误差值是否小于或等于预设误差值，且工件的各个检测点的最终误差值的矢量方向与对应检测点处的法失之间的夹角是否小于预设角度以对工件是否合格进行判断，从而大大提高了判断结果的准确性；且通过判断工件的最终误差值在X、Y、Z三个方向上是否存在至少一个方向上的误差值的绝对值大于预设误差值，且该方向对应的夹角小于预设角度，以对工件是否过切进行判断，并在非过切时将机床的刀具转动至机床21的主轴以对工件进行再加工，并在加工完成直至将检测探头41切换至机床21的主轴以对工件进行再次检测，从而实现工件的加工和在机检测，并大大提高了工作效率和检测精度。
请参阅图12，图12为本申请一实施例提供的数控加工和检测系统的结构示意图；在本实施例中，提供一种数控加工和检测系统20，该系统20具体包括多个机床21和用于对多个机床21进行管控的管控系统22。
其中，多个机床21的具体结构和功能与现有技术中的机床的结构和功能相同或相似，且可实现相同或相似的技术效果，在此不再赘述。
其中，管控系统22可为上述实施例中所涉及的数控加工和检测的管控系统10，其具体结构、功能和工作流程可参见上述实施例中关于数控加工和检测的管控系统10的结构、功能与工作流程的相关文字描述，在此不再赘述。
本实施例提供的数控加工和检测系统20，该系统20中通过设置多个机床21以对工件进行加工处理；同时，通过设置用于对多个机床21进行管控的管控系统22，且该系统20具体为上述实施例所涉及的数控加工和检测的管控系统10，从而不仅能够实现对工件的加工和在机检测，以提高工作效率和工件的检测精度，且能够对多个机床同时进行实时监测和管理。
以上仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。
