一種大工件高精度激光測量數控裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種大工件高精度激光測量數控裝置，該裝置設置在立式車床刀架的底部，包括光柵位移檢測系統、步進電機、半導體激光測頭、直線運動平臺、數控系統，光柵位移檢測系統、半導體激光測頭、兩臺步進電機設置在直線運動平臺上，兩臺步進電機分別控制半導體激光測頭的X軸和Z軸方向運動；光柵位移檢測系統、半導體激光測頭、直線運動平臺均通過通信線纜與數控系統相連接。優點是：自動完成加工工件的外徑、圓度、同軸度參數的在線測量，實現了高精度測量大型零件尺寸的目的。
【專利說明】
-種大工件高精度激光測量數控裝置
技術領域
[0001] 本實用新型設及一種測量數控裝置，尤其設及一種大工件高精度激光測量數控裝 置。
【背景技術】
[0002] 目前，大型機械零件的測量還是采用傳統的測量方法，測量精度最高能達到7、8 級，存在著費力、耗時、測量精度低、測量結果不穩定等缺點，已滿足不了生產的要求，尤其 對于高精度、大型零件，尺寸基本上處于無法測量的狀態。
[0003] 申請號:92103740.6,專利名稱為"激光高精度測量大型工件內外徑裝置及方法"， 公開的裝置包括激光器；由激光測長器和導軌構成的測長單元；由單模光纖及其分別固定 在其兩端的光纖禪合器、帶有光接收祀的光纖出射頭構成的激光準直、自準直單元；由一塊 鍛有半透半反膜的五角棱鏡和與之固定在一起的光電接收器構成的測量頭;該測量頭由導 軌支撐并與吸附在被測工件直徑兩側的磁性定位塊和固定在其上的光電接收器組成的瞄 準、定位單元等部分。該專利是在測距傳感器原理上，采用激光直接測距的方法，測量距離 長，精度較差。
【發明內容】
[0004] 為克服現有技術的不足，本實用新型的目的是提供一種大工件高精度激光測量數 控裝置，可在加工過程中精確測量大工件尺寸，省時省力。
[0005] 為實現上述目的，本實用新型通過W下技術方案實現：
[0006] -種大工件高精度激光測量數控裝置，該裝置設置在立式車床刀架的底部，包括 光柵位移檢測系統、步進電機、半導體激光測頭、直線運動平臺、數控系統，光柵位移檢測系 統、半導體激光測頭、兩臺步進電機設置在直線運動平臺上，兩臺步進電機分別控制半導體 激光測頭的X軸和Z軸方向運動;光柵位移檢測系統、半導體激光測頭、直線運動平臺均通過 通信線纜與數控系統相連接。
[0007] 所述的直線運動平臺包括在X軸方向移動的移動滑塊、在Z軸方向移動的電動伸縮 桿，移動滑塊與一臺步進電機連接;電動伸縮桿與另一臺步進電機連接。
[000引所述的光柵位移檢測系統固定在直線運動平臺上，光柵位移檢測系統長度方向與 X軸平行。
[0009] 所述的半導體激光測頭固定在電動伸縮桿端部。
[0010] 與現有技術相比，本實用新型的有益效果是：
[0011] 自動完成加工工件的外徑、圓度、同軸度參數的在線測量，實現了高精度測量大型 零件尺寸的目的。利用步進電機控制半導體激光測頭、光柵位移檢測系統位移，固定提供穩 定的測量位置，使測量結果穩定，省時省力;采用半導體激光測頭配合光柵位移檢測系統， 提高了測量精度。
【附圖說明】
[0012] 圖1是本實用新型的主視圖。
[0013] 圖2是本實用新型的仰視圖。
[0014] 圖3是測量原理圖。
[0015] 圖4是數控系統控制流程圖。
[0016] 圖中：1-工件2-半導體激光測頭3-直線運動平臺4-光柵位移檢測系統5-步進 電機6-立式車床刀架7-移動滑塊8-電動伸縮桿。
【具體實施方式】
[0017] 下面結合說明書附圖對本實用新型進行詳細地描述，但是應該指出本實用新型的 實施不限于W下的實施方式。
[001引見圖1、圖2，一種大工件1高精度激光測量數控裝置，該裝置設置在立式車床刀架6 的底部，包括光柵位移檢測系統4、步進電機5、半導體激光測頭2、直線運動平臺3、數控系 統，光柵位移檢測系統4、半導體激光測頭2、兩臺步進電機5設置在直線運動平臺3上，兩臺 步進電機5分別控制半導體激光測頭2的X軸和Z軸方向運動;光柵位移檢測系統4、半導體激 光測頭2、直線運動平臺3均通過通信線纜與數控系統相連接。半導體激光測頭2固定在電動 伸縮桿8端部。
[0019] 其中，直線運動平臺3包括在X軸方向移動的移動滑塊7、在Z軸方向移動的電動伸 縮桿8,移動滑塊7通過滾珠絲杠與一臺步進電機5連接，移動滑塊7由滾珠絲杠帶動在X軸方 向移動；電動伸縮桿8與另一臺步進電機5連接。移動滑塊7上固定有電動伸縮桿8。
[0020] 光柵位移檢測系統4固定在直線運動平臺3上，光柵位移檢測系統4長度方向與X軸 平行。
[0021] 自動完成加工工件1的外徑、圓度、同軸度參數的在線測量，實現半導體激光測頭2 的X軸方向運動和Z軸方向運動的兩臺步進電機5裝在直線運動平臺3上。數控系統包括設定 模塊、控制模塊、測量模塊、計算模塊、顯示模塊和離線編程的測量程序，半導體激光測頭2、 光柵位移檢測系統4、直線運動平臺3與數控系統通過通信線纜相連接。
[0022] 半導體激光測頭2向工件1被測表面發射激光，通過接收反射回來的光線，確定相 對于基準平面測量點的Y軸坐標值。光柵位移檢測系統4將精密直線運動平臺3在X軸方向運 動的位置變化值，反饋給數控系統。直線運動平臺3在數控系統的控制下使固定在電動伸縮 桿8端部的半導體激光測頭2沿預先編程的測量軌跡運動。
[0023] 見圖4,數控系統中的設定模塊可設定測量點和移動路徑，控制模塊按設定測量點 和移動路徑控制本裝置進行自動化測量，測量模塊將采集到的被測點X軸、Y軸、Z軸坐標返 回數控系統，計算模塊計算出相應的參數精度，顯示模塊最終顯示對工件1做出綜合精度評 價。
[0024] 見圖3,本實用新型的檢測原理是：
[0025] 外徑檢測：根據數學知識可知不在同一直線上Ξ點可確定一個圓，考慮到測量時 的一般情況，即測量系統光軸方向不與工件1軸線垂直。H1、H2為Ξ個測量點的X軸間距，測 量系統的測量點分別為A、B、CS點，基準點到測量點的測量值分別為31、32、33。分別從點、 點作垂線，根據勾股定理可W求出弦長AB、BC、AC的值：
[0026]
[0027] 令48 =曰，8〔 = 13、4〔 = (3，則由^角形^邊長與外接圓直徑關系可^得出：
[002引
=可W得到被測工件1直徑。
[0029] 圓度誤差檢測：對工件1檢測可采用加工過程中的在線檢測，工件1的中屯、一定是 回轉中屯、。沿被加工工件1的徑向調整半導體激光測頭2使其讀數最小，此點與工件1的圓屯、 連線必與激光測頭的光學系統光軸重合，此時停止移動，將檢測系統各部位鎖定，使工件1 回轉一周，測重出多個yi值，那么工件1的圓度差fR即為fR = ymax-ymin。
[0030] 本實用新型自動完成加工工件1的外徑、圓度、同軸度參數的在線測量，實現了高 精度測量大型零件尺寸的目的。利用步進電機5控制半導體激光測頭2、光柵位移檢測系統4 位移，固定提供穩定的測量位置，使測量結果穩定，省時省力;采用半導體激光測頭2配合光 柵位移檢測系統4，提高了測量精度。
【主權項】
1. 一種大工件高精度激光測量數控裝置，其特征在于，該裝置設置在立式車床刀架的 底部，包括光柵位移檢測系統、步進電機、半導體激光測頭、直線運動平臺、數控系統，光柵 位移檢測系統、半導體激光測頭、兩臺步進電機設置在直線運動平臺上，兩臺步進電機分別 控制半導體激光測頭的X軸和z軸方向運動;光柵位移檢測系統、半導體激光測頭、直線運動 平臺均通過通信線纜與數控系統相連接。2. 根據權利要求1所述的一種大工件高精度激光測量數控裝置，其特征在于，所述的直 線運動平臺包括在X軸方向移動的移動滑塊、在Z軸方向移動的電動伸縮桿，移動滑塊與一 臺步進電機連接;電動伸縮桿與另一臺步進電機連接。3. 根據權利要求1所述的一種大工件高精度激光測量數控裝置，其特征在于，所述的光 柵位移檢測系統固定在直線運動平臺上，光柵位移檢測系統長度方向與X軸平行。4. 根據權利要求1所述的一種大工件高精度激光測量數控裝置，其特征在于，所述的半 導體激光測頭固定在電動伸縮桿端部。
【文檔編號】G01B11/00GK205482812SQ201620077773
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年1月26日
【發明人】李海英, 趙傳尊, 楊振, 韓名波
【申請人】遼寧科技大學