专利名称：数控曲轨立体激光扫描仪与仿形、造型加工中心装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及激光扫描无接触测量伺服电机拖动、计算机数字控制、编程的精密测距和加工机械。
在
背景技术：
中，国内的测量机主要为触发式三座标测量机，对于不能接触的物体难以测量，而且结构复杂，成本高，现国内技术普遍用在平面图形扫描仪上，随着生产自动化程度的日益提高，生产过程中的非接触自动测量仪器越来越不可缺少，在生产实践中，急需新的产品问世。
本实用新型的目的是研制一种新产品；数控曲轨立体激光扫描仪与仿形、造型加工中心装置，提高工件精密测量度和工件加工精密度，提高复杂工件的测量效率和加工效率。
本实用新型的技术解决方案如下包括动力控制箱20、计算机组件、激光测距及加工装置，其特征是机座2上装配互相垂直或可变角度的旋转台3和4，旋转台3中的机头座6上装配可作直线运动的机头16、减速驱动箱15和9，以及伺服电机7，机头16上装配球座标激光测距仪1、X1驱动箱17，α3主轴马达18输出连接主轴19，机头16下端装配CCD镜头或机加工头5，旋转光栅尺11、12和直线光栅尺14装配在机座2和旋转台3上。
本实用新型的技术解决方案还包括控制器座标纪录仪23和磁盘、光盘驱动器输出端连接计算机24，计算机24输出四路，一路经打印机25接显示器26，二路并接测量信息装置27和测量加工机29，三路经位置测量装置28并接显示器26和测量加工机29，四路并联位置测量装置28和测量加工机29。
所述CCD镜头或机加工头5中加工头5包括机械加工头、电火花加工头，激光加工头。
所述旋转台3的转动的常量α2，旋转夹台4的转动为常量α1，作直线加工运动的机头16中齿轮啮合伺服电机7中滚珠丝杆8。
本实用新型的
如下图1是执行机构立体示意图，图2是计算机与操作控制器示意图，图3是强电控制箱示意图，图4是激光测距原理图，图5是完整装备工作原理框图，图6是立体球座标α1、α2、x进刀图解。
图中标号说明如下1-激光测距仪，2-机座，3-旋转台，4-旋转夹台，5-CCD镜头或机加工头，6-机头座，7-伺服电机，8-滚珠丝杆，9-减速驱动箱，10-减速驱动箱，11-旋转光栅尺，12-旋转光栅尺，13-计算机与操作控制器，14-直线光栅尺，15-减速驱动箱，16-机头，17-x1驱动箱，18-α3主轴马达，19-主轴，20-强电控制箱，21-工件，22-磁盘、光盘驱动器，23-控制器座标记录议，24-计算机，25-打印机，26-显示器，27-测量信息装置，28-位置测量装置(激光)，29-测量加工机。
下面依附图作进一步的详述参见图1至图3，机座2上装配两个相互垂直或可调一定角度的旋转台3和旋转头夹台4，旋转台3上的伺服电机7带动滚珠丝杆8使机头座6与旋转台3之间做直线相对运动，机头16上的主轴马达18带动主轴19旋转，主轴19上夹持的机加工头5对工件21进行切削，X1驱动箱17带动CCD镜头5作直线运动，激光测距仪1发出激光源照到被测物体上，物体返射光落在CCD扫描镜头5上，通过计算机内数据采集块把同步移动的光栅数据存入磁盘，顺序由软件设定，直线光栅尺14一侧装配在旋转台3上，另一侧装配在机头座6上，旋转光栅尺12一侧装配在机座2上，另一侧装配在旋转台3上，旋转光栅尺11一侧装配在机座2上，另一侧装配在旋转夹盘4上，三种光栅工作时，在计算机与操作控制器13上显示相应的变化，按所编程序记录在各自数据库中。强电控制箱20作动力供给。参见图4，这是激光测距原理图，光源经CCD镜头5输出两路，一路经驱动电路连结直流编置和定时逻辑电路，定时逻辑电路经主时钟、内／外同步转换，外同步直线光栅尺连结计算机，另一路连接视频处理，视步处理输出两路，其中一路经A／D变换，I／O接口接计算机，另一路经二值化处理，计数器并接数字显示和存贮器，存贮器输出数字信号。示波器检测经视频输出、低通滤波，光圈控制作用于光源。参见图5，控制器座标记录仪23和磁盘，光盘驱动器22分别经接口连接计算机24，计算机24一路经接口，打印机25，显示器26连接位置测量装置(激光)28，计算机24第二路并联测量信息装置27和测量加工机29，计算机24第三路经接口、位置测量装置(激光)28连接测量加工机29，计算机24第四路并联位置测量装置28和测量加工机29。参见图6和图7，把由图4组成的激光测距系统中测量的数据从存贮器中读出，存入计算机硬盘，按已作好的测量数据库格式(见图7)依次存入表格中组成测量数据库，把测量的数据进行编辑排列组成加工信息存档。在加工时调用各种所需加工程序达到仿形加工目的。加工时首先调用X1某层数据信息确定α1位置，然后调用下方对应的α2线数据，同时调用X点数据库点数定位，主轴X方向几何位置和相对应的α2线位置，一个线周期加工一条半圆轨迹上所有的点位，然后再转入下一层α1的α2线轨上，直到α1完成一周运转便完成了表面层的加工任务，依次类推加工完成全部几层面表层孔，即完成了立体加工任务。在设计测量、加工当中可按完整装备工作原理框图进行编制程序，打印文件监视进刀量和数据显示情况，随时控制与调整加工，测量工作。
本实用新型可立式、卧式、悬吊放置，主轴驱动马达可装配变速器件和磨削工装。说明书第4页中的α1、α2变量化为常量，或者在三维坐标系中的Y、Z变量化为常量的，这是一种简便设计与控制的装置。
本实用新型的优点效果如下①将原三维直角坐标改为球坐标或多维坐标，更准确快速地测量仿形和加工。也可换算成三维直角坐标。
②消除和降低了三维坐标系统测量面与加工曲面带来的误差。
③本发明自动化程度高，可直接用于工程模型复制文物复制、软、硬物体测量与加工(需加激光加工，电火花加附件)复杂曲面一次测量不需重新反转定位，更适用于单件测量，时实立体造型加工，民用模具制造超硬表面加工，立体艺术雕刻，复杂曲面军用品设计制造。
④非接触激光自动测距工作效率高，灵敏度好，响应速度快，光谱范围宽，性能稳定可靠，节约能源，几何失真小，易与计算机接口。
⑤存储单元减少，(少两维数据容量)只存储X壹个变量数据，其它α1、α2设定为已知常数，并隐藏在序列号中(包含在数据库序列号中)。
权利要求1.数控曲轨立体激光扫描仪与仿形、造型加工中心装置，包括动力控制箱20、计算机组件、激光测距及加工装置，其特征是机座2上装配互相垂直或可变角度的旋转台3和4，旋转台3中的机头座6上装配可作直线运动的机头16、减速驱动箱15和9，以及伺服电机7，机头16上装配球座标激光测距仪1、X1驱动箱17，α3主轴马达18输出连接主轴19，机头16下端装配CCD镜头或机加工头5，旋转光栅尺11、12和直线光栅尺14装配在机座2和旋转台3上。
2.根据权利要求1所述的数控曲轨立体激光扫描仪与仿形、造型加工中心装置，其特征是；控制器座标纪录仪23和磁盘、光盘驱动器输出端连接计算机24，计算机24输出四路，一路经打印机25接显示器26，二路并接测量信息装置27和测量加工机29，三路经位置测量装置28并接显示器26和测量加工机29，四路并联位置测量装置28和测量加工机29。
3.根据权利要求1所述的数控曲轨立体激光扫描仪与仿形、造型加工中心装置，其特征是所述CCD镜头或机加工头5包括机械加工头、电火花加工头，激光加工头。
4.根据权利要求1所述的数控曲轨立体激光扫描仪与仿形、造型加工中心，装置，其特征是所述旋转台3的转动的常量α2，旋转夹台4的转动为常量α1，作直线加工运动的机头16中齿轮啮合伺服电机7中滚珠丝杆8。
专利摘要本实用新型涉及数控自动激光无接触测量系统伺服电机拖动系统,及仿形、造型加工装置。目的是具有光、机、电一体化的测距、仿型、加工功能。主要构成是机座上装有两个旋转台,可做α1、α2角转动X向加工由机头直线进刀。各驱动箱组成自动加工,测量的伺服拖动机构计算机程序,其优点是不仅能测量硬物体而且能测量有弹性的物体,适用于精密零件加工、复杂形面模具加工,工艺品复制。
文档编号B23Q15/06GK2429295SQ0020175
公开日2001年5月9日 申请日期2000年1月8日 优先权日2000年1月8日
发明者顾成, 孙秀福 申请人:顾成