一种大工件高精度激光测量数控装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种大工件高精度激光测量数控装置，该装置设置在立式车床刀架的底部，包括光栅位移检测系统、步进电机、半导体激光测头、直线运动平台、数控系统，光栅位移检测系统、半导体激光测头、两台步进电机设置在直线运动平台上，两台步进电机分别控制半导体激光测头的X轴和Z轴方向运动；光栅位移检测系统、半导体激光测头、直线运动平台均通过通信线缆与数控系统相连接。优点是：自动完成加工工件的外径、圆度、同轴度参数的在线测量，实现了高精度测量大型零件尺寸的目的。
【专利说明】
-种大工件高精度激光测量数控装置
技术领域
[0001] 本实用新型设及一种测量数控装置，尤其设及一种大工件高精度激光测量数控装 置。
【背景技术】
[0002] 目前，大型机械零件的测量还是采用传统的测量方法，测量精度最高能达到7、8 级，存在着费力、耗时、测量精度低、测量结果不稳定等缺点，已满足不了生产的要求，尤其 对于高精度、大型零件，尺寸基本上处于无法测量的状态。
[0003] 申请号:92103740.6,专利名称为"激光高精度测量大型工件内外径装置及方法"， 公开的装置包括激光器；由激光测长器和导轨构成的测长单元；由单模光纤及其分别固定 在其两端的光纤禪合器、带有光接收祀的光纤出射头构成的激光准直、自准直单元；由一块 锻有半透半反膜的五角棱镜和与之固定在一起的光电接收器构成的测量头;该测量头由导 轨支撑并与吸附在被测工件直径两侧的磁性定位块和固定在其上的光电接收器组成的瞄 准、定位单元等部分。该专利是在测距传感器原理上，采用激光直接测距的方法，测量距离 长，精度较差。
【发明内容】
[0004] 为克服现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种大工件高精度激光测量数 控装置，可在加工过程中精确测量大工件尺寸，省时省力。
[0005] 为实现上述目的，本实用新型通过W下技术方案实现：
[0006] -种大工件高精度激光测量数控装置，该装置设置在立式车床刀架的底部，包括 光栅位移检测系统、步进电机、半导体激光测头、直线运动平台、数控系统，光栅位移检测系 统、半导体激光测头、两台步进电机设置在直线运动平台上，两台步进电机分别控制半导体 激光测头的X轴和Z轴方向运动;光栅位移检测系统、半导体激光测头、直线运动平台均通过 通信线缆与数控系统相连接。
[0007] 所述的直线运动平台包括在X轴方向移动的移动滑块、在Z轴方向移动的电动伸缩 杆，移动滑块与一台步进电机连接;电动伸缩杆与另一台步进电机连接。
[000引所述的光栅位移检测系统固定在直线运动平台上，光栅位移检测系统长度方向与 X轴平行。
[0009] 所述的半导体激光测头固定在电动伸缩杆端部。
[0010] 与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
[0011] 自动完成加工工件的外径、圆度、同轴度参数的在线测量，实现了高精度测量大型 零件尺寸的目的。利用步进电机控制半导体激光测头、光栅位移检测系统位移，固定提供稳 定的测量位置，使测量结果稳定，省时省力;采用半导体激光测头配合光栅位移检测系统， 提高了测量精度。
【附图说明】
[0012] 图1是本实用新型的主视图。
[0013] 图2是本实用新型的仰视图。
[0014] 图3是测量原理图。
[0015] 图4是数控系统控制流程图。
[0016] 图中：1-工件2-半导体激光测头3-直线运动平台4-光栅位移检测系统5-步进 电机6-立式车床刀架7-移动滑块8-电动伸缩杆。
【具体实施方式】
[0017] 下面结合说明书附图对本实用新型进行详细地描述，但是应该指出本实用新型的 实施不限于W下的实施方式。
[001引见图1、图2，一种大工件1高精度激光测量数控装置，该装置设置在立式车床刀架6 的底部，包括光栅位移检测系统4、步进电机5、半导体激光测头2、直线运动平台3、数控系 统，光栅位移检测系统4、半导体激光测头2、两台步进电机5设置在直线运动平台3上，两台 步进电机5分别控制半导体激光测头2的X轴和Z轴方向运动;光栅位移检测系统4、半导体激 光测头2、直线运动平台3均通过通信线缆与数控系统相连接。半导体激光测头2固定在电动 伸缩杆8端部。
[0019] 其中，直线运动平台3包括在X轴方向移动的移动滑块7、在Z轴方向移动的电动伸 缩杆8,移动滑块7通过滚珠丝杠与一台步进电机5连接，移动滑块7由滚珠丝杠带动在X轴方 向移动；电动伸缩杆8与另一台步进电机5连接。移动滑块7上固定有电动伸缩杆8。
[0020] 光栅位移检测系统4固定在直线运动平台3上，光栅位移检测系统4长度方向与X轴 平行。
[0021] 自动完成加工工件1的外径、圆度、同轴度参数的在线测量，实现半导体激光测头2 的X轴方向运动和Z轴方向运动的两台步进电机5装在直线运动平台3上。数控系统包括设定 模块、控制模块、测量模块、计算模块、显示模块和离线编程的测量程序，半导体激光测头2、 光栅位移检测系统4、直线运动平台3与数控系统通过通信线缆相连接。
[0022] 半导体激光测头2向工件1被测表面发射激光，通过接收反射回来的光线，确定相 对于基准平面测量点的Y轴坐标值。光栅位移检测系统4将精密直线运动平台3在X轴方向运 动的位置变化值，反馈给数控系统。直线运动平台3在数控系统的控制下使固定在电动伸缩 杆8端部的半导体激光测头2沿预先编程的测量轨迹运动。
[0023] 见图4,数控系统中的设定模块可设定测量点和移动路径，控制模块按设定测量点 和移动路径控制本装置进行自动化测量，测量模块将采集到的被测点X轴、Y轴、Z轴坐标返 回数控系统，计算模块计算出相应的参数精度，显示模块最终显示对工件1做出综合精度评 价。
[0024] 见图3,本实用新型的检测原理是：
[0025] 外径检测：根据数学知识可知不在同一直线上Ξ点可确定一个圆，考虑到测量时 的一般情况，即测量系统光轴方向不与工件1轴线垂直。H1、H2为Ξ个测量点的X轴间距，测 量系统的测量点分别为A、B、CS点，基准点到测量点的测量值分别为31、32、33。分别从点、 点作垂线，根据勾股定理可W求出弦长AB、BC、AC的值：
[0026]
[0027] 令48 =曰，8〔 = 13、4〔 = (3，则由^角形^边长与外接圆直径关系可^得出：
[002引
=可W得到被测工件1直径。
[0029] 圆度误差检测：对工件1检测可采用加工过程中的在线检测，工件1的中屯、一定是 回转中屯、。沿被加工工件1的径向调整半导体激光测头2使其读数最小，此点与工件1的圆屯、 连线必与激光测头的光学系统光轴重合，此时停止移动，将检测系统各部位锁定，使工件1 回转一周，测重出多个yi值，那么工件1的圆度差fR即为fR = ymax-ymin。
[0030] 本实用新型自动完成加工工件1的外径、圆度、同轴度参数的在线测量，实现了高 精度测量大型零件尺寸的目的。利用步进电机5控制半导体激光测头2、光栅位移检测系统4 位移，固定提供稳定的测量位置，使测量结果稳定，省时省力;采用半导体激光测头2配合光 栅位移检测系统4，提高了测量精度。
【主权项】
1. 一种大工件高精度激光测量数控装置，其特征在于，该装置设置在立式车床刀架的 底部，包括光栅位移检测系统、步进电机、半导体激光测头、直线运动平台、数控系统，光栅 位移检测系统、半导体激光测头、两台步进电机设置在直线运动平台上，两台步进电机分别 控制半导体激光测头的X轴和z轴方向运动;光栅位移检测系统、半导体激光测头、直线运动 平台均通过通信线缆与数控系统相连接。2. 根据权利要求1所述的一种大工件高精度激光测量数控装置，其特征在于，所述的直 线运动平台包括在X轴方向移动的移动滑块、在Z轴方向移动的电动伸缩杆，移动滑块与一 台步进电机连接;电动伸缩杆与另一台步进电机连接。3. 根据权利要求1所述的一种大工件高精度激光测量数控装置，其特征在于，所述的光 栅位移检测系统固定在直线运动平台上，光栅位移检测系统长度方向与X轴平行。4. 根据权利要求1所述的一种大工件高精度激光测量数控装置，其特征在于，所述的半 导体激光测头固定在电动伸缩杆端部。
【文档编号】G01B11/00GK205482812SQ201620077773
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年1月26日
【发明人】李海英, 赵传尊, 杨振, 韩名波
【申请人】辽宁科技大学