专利名称：回转体异型曲线机构进给精度的检测系统及其检测方法
技术领域：
本发明属于光机装调检测领域，涉及一种回转体异型曲线机构进给精度的检测系统及其检测方法。
背景技术：
随着科技的发展，在工程领域，工程师们越来越认识到，使用回转体异型曲线机构替代繁复的机械结构，可以到达简化结构、提高性能的目的。回转体异型曲线机构之所以能够替代繁复的机械结构，是因为其转动相同角度时，运动进给可以根据实际应用需要提供进给量，并且具有结构简单等优点。回转体异型曲线机构的进给原理如图1所示回转体异型曲线机构由回转基体和外围定位零件3两个基本部分组成。外围定位零件3上的定位销钉2嵌入回转基体的异型曲线槽1中，并以一定的配合精度在槽内自由滑动。假若定位销钉2处于回转体异型曲线槽1的一个位置时，如图1左图所示定位销钉2的中心至回转体异型曲线槽1的法兰处距离为h ；当回转体异型曲线槽1 发生α角度的旋转后，由于外围定位零件3被光学自准直仪5瞄准定位，因此，定位销钉2 沿着回转体异型曲线槽1滑动α角度，至另一处位置，如图1右图所示定位销钉2的中心至回转体异型曲线槽1的法兰处距离为h’，即外围定位零件随着定位销钉2沿轴向方向运动了 b的距离。如此，回转体异型曲线机构7便产生了轴向进给量。由上述可知，回转体异型曲线机构7在相对旋转α角度时，在轴向方向，回转体异型曲线机构7进给经过连续变化后，达到与旋转角度相对应的进给量b，从而为回转体异型曲线机构7建立了旋转角度和进给量之间的对应关系。回转体异型曲线机构的进给量及进给精度，对于高精度的精密仪器来说，设计要求甚为苛刻。为了达到很高的精度要求，工程师们在对回转体异型曲线机构的设计加工进行了大量的研制、检测工作。其中，大多的检测工作是使用三坐标测量机，通过检测回转体异型曲线槽的上下曲线空间坐标，从而得到各点的误差值，进一步对测得的数据使用最小二乘法处理，算出回转体异型曲线槽的导程。对上述方法的思考如下—、从检测对象的角度出发，此方法是对回转体异型曲线槽的完善检测；但是回转体异型曲线机构，由回转体异型曲线槽和外围定位零件组合而成。因此，忽略了在装配过程中，零部件间的配合、回转体异型曲线槽误差对总体精度的影响系数等因素的作用。检测结果即会与实际结果有很大的偏差。因此，此方法不能满足检测回转体异型曲线机构进给量和进给精度的要求。二、从检测工具的角度出发，使用三坐标测量机有以下几点缺陷1、体积庞大，限制了开展检测工作的灵活性；2、检测效率低，尤其当需要高密集度检测时，随着对空间曲线采样点的增多，检测工作量亦随之增大，费时费力；3、检测成本高，尤其是三坐标测量机价格不菲。
发明内容
本发明提供一种回转体异型曲线机构进给精度的检测系统及其检测方法，目的是实现对回转体异型曲线机构进给量和进给精度的检测，并提高开展检测工作的灵活性、高效性，降低检测成本，便于普及此类检测工作。本发明的技术方案如下一种回转体异型曲线机构进给精度的检测系统，所述回转体异型曲线机构包括回转基体和外围定位零件，外围定位零件上的定位销钉嵌入回转基体上的异型曲线槽中，并能够在槽内自由滑动；该检测系统包括光学自准直仪、反射镜、能够记录转动角度的转台和用以测量外围定位零件高度的测高仪，回转基体水平固定于转台上，反射镜竖直固定于外围定位零件上，光学自准直仪位置固定，其准直轴线水平对准所述反射镜。上述转台的底座与测高仪可以固定于同一水平台面上，以方便测量。上述反射镜与外围定位零件的外侧面固定连接。一种应用上述检测系统进行回转体异型曲线机构进给精度检测的方法，包括以下步骤(1)将安装有反射镜的回转体异型曲线机构放置于转台上，调整回转体异型曲线机构使其轴线与转台的轴线重合，并固定回转基体(即将异型曲线槽在转台坐标系中固定)；调整测高仪，记录外围定位零件的初始水平高度；(2)调整光学自准直仪，瞄准反射镜，并使反射镜处于自准直状态；(3)使转台转动，带动回转体异型曲线机构水平旋转一个角度，记录该角度；(4)保持转台不动，旋转外围定位零件，使外围定位零件相对回转基体发生同轴角度转动，从而带动反射镜重新处于自准直状态；(5)测高仪测量此时外围定位零件的水平高度，该水平高度与步骤C3)所记录的角度构成一组数据，从而得到相对旋转角度量和轴向进给量的极坐标数据关系表；(6)继续使转台转动，按照步骤(3)至步骤(5)进行操作，直至异型曲线槽的整条曲线被检测完毕，最终将得到旋转角度与进给量的参数关系。上述步骤(6)所述的参数关系采用极坐标表示，以各组数据的角度为横坐标，水平高度为纵坐标，填入数据，即得到回转体异型曲线机构的相对旋转角度与其进给之间的实际对应关系。上述步骤(1)中所述调整测高仪可以采用机械式测臂，使测高仪的转台的转轴相交，测头与外围定位零件的顶部接触，从而测得水平高度。本发明具有以下优点1、结果可靠对回转体异型曲线机构进给量的直接测量，能够反映在实际使用时， 回转体异型曲线机构的进给精度，固定的光学自准直仪光轴保持不变，即可提供一个稳定可靠的瞄准定位基准，为高精度检测提供保障，从而，提高检测结果的可靠和可信度。2、检测方法灵活使用组合式的方法，便于分拆组合，可以根据实际工件的大小、 检测的精度要求，组合成适合不同量程，不同工作地点的检测装置，提高开展检测工作的灵活性；3、高效率采用光学自准直瞄准和测高仪检测进给量相配合的技术手段，使得瞄准测量操作简单、迅速，结果准确，从而提高检测效率；4、易于普及由于本发明使用几乎所有检测室均具备的常见检测工具，所以，适合大范围普及此检测方法。
附图1为回转体异型曲线机构的进给原理示意图；附图2为光学自准直原理示意图；附图3为本发明使用安装结构示意图。附图标号说明1-异型曲线槽，2-定位销钉，3-外围定位零件，4-工装反射镜，5-光学自准直仪， 6-数显测高仪，7-回转体异型曲线机构，8-数显转台，9-水平台面。
具体实施例方式本发明利用的检测设备及工装有数显转台、数显测高仪、光学自准直仪、反射镜
ZC ο其中，数显转台负责固定回转体异型曲线槽，并带动其转动；数显测高仪可对回转体异型曲线机构进给量进行直接测量；反射镜工装与外围定位零件固定连接，以达到反射镜和外围定位零件旋转角度相同的目的，并为光学自准直仪提供瞄准目标；光学自准直仪瞄准反射镜，利用光学自准直原理，进行自准直操作，从而实现对外围定位零件的高精度瞄准定位。光学自准直瞄准定位原理如图2上图所示当工装反射镜4的法线与光学自准直仪5的光轴平行时，一条沿着光轴发出的光线，经过反射镜反射之后，又沿着光轴反向返回。此时在光学自准直仪5 的目镜中看到，反射回的分划虚像与原分划重合，这个过程称为光学自准直。如图2下图所示工装反射镜4的法线随着工装反射镜4发生角度为a的旋转，一条沿着光轴发出的光线，经过工装反射镜4反射之后，光线将与光轴间产生加的夹角。此时在光学自准直仪5的目镜中看到，反射回的分划虚像与原分划不重合的情景。于是有反射光线与光轴的夹角， 等于工装反射镜4的法线与光轴夹角的两倍。综上所述工装反射镜4的定位精度是光学自准直仪5瞄准精度的1/2。一般光学自准直仪的瞄准精度可达到10”，因此，工装反射镜4的定位角度误差将可达到5”以下。 完全满足高精密仪器的检测精度要求。本发明采用控制数显转台带动回转体异型曲线槽的方式，可以旋转任意要求的角度，同时，利用光学自准直原理对工装反射镜进行瞄准定位，保证了外围定位零件与瞄准基准(光学自准直仪光轴)之间不发生角度偏转，从而实现了外围定位零件和回转体异型曲线槽之间相对角度的精确旋转。于是，定位销钉在回转体异型曲线槽上，除了有角度的变化量外，还有沿着回转体轴向方向的轴向进给量。相对旋转的角度量，由数显转台提供；轴向进给量则由数显测高仪测量得出。以此方法即可检测出，回转体异型曲线机构进给量，与相对旋转角度量之间的关系及精度。如图3所示本发明利用的检测工具有6数显测高仪、5光学自准直仪、⑧数显转台构、4工装反射镜成了一套极坐标检测系统。安装及操作过程如下第一步，将数显转台5及数显测高仪1放置在同一水平台面上，并调整数显测高仪 1的放置位置，使其测头与数显转台5的转轴相交；第二步，将安装有反射镜工装3的回转体异型曲线机构2，放置于数显转台5上，调整回转体异型曲线机构2使其轴线与数显转台5的轴线重合，并固定回转体异型曲线槽的零件法兰；第三步，安放调整光学自准直仪4瞄准反射镜工装3，并使其处于自准直状态；第四步，控制数显转台5，带动回转体异型曲线槽6旋转一个角度；第五步，旋转外围定位零件7，调整反射镜重新处于自准直状态；第六步，控制数显测高仪1测量此时外围定位零件7的水平高度；第七步，记录保存数显转台5和相应数显测高仪1的测量结果；第八步，重复第四 七步，直至整条曲线被检测完毕，最终将得到旋转角度与进给量的参数关系；第九步，建立极坐标系，以旋转的角度量为横坐标，水平高度为纵坐标，填入数据， 即可得到回转体异型曲线机构的相对旋转角度，与其进给之间的实际对应关系。本发明能够很好地克服传统检测系统及方法的存在的缺陷，实现对回转体异型曲线机构进给量的高效率检测。一、从检测对象的角度出发，本发明的检测对象是部装完毕的回转体异型曲线机构。直接检测回转体异型曲线机构进给量，能够反映实际的工作结果及精度。因此，本发明适合对回转体异型曲线机构进给量和进给精度进行检测。二、从检测工具的角度出发，本发明利用常见检测工具组合成一套适合回转体检测的装置。优势如下1、使用组合式的装置，可以扩展检测工作的工作空间，提高开展检测工作的灵活性；2、采用光学自准直瞄准和测高仪检测进给量相配合的技术手段，使得瞄准测量操作简单、迅速，结果准确，从而提高检测效率；3、本发明使用的全是常见检测工具，成本低，一般检测室均能够满足设备要求，利于推广应用。
权利要求
1.一种回转体异型曲线机构进给精度的检测系统，所述回转体异型曲线机构包括回转基体和外围定位零件，外围定位零件上的定位销钉嵌入回转基体上的异型曲线槽中，并能够在槽内自由滑动；该检测系统包括光学自准直仪、反射镜、能够记录转动角度的转台和用以测量外围定位零件高度的测高仪，回转基体水平固定于转台上，反射镜竖直固定于外围定位零件上，光学自准直仪位置固定，其准直轴线水平对准所述反射镜。
2.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于转台的底座与测高仪固定于同一水平台面上。
3.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于反射镜与外围定位零件的外侧面固定连接。
4.一种应用如权利要求1所述的检测系统进行回转体异型曲线机构进给精度检测的方法，包括以下步骤(1)将安装有反射镜的回转体异型曲线机构放置于转台上，调整回转体异型曲线机构使其轴线与转台的轴线重合，并固定回转基体；调整测高仪，记录外围定位零件的初始水平高度；(2)调整光学自准直仪，瞄准反射镜，并使反射镜处于自准直状态；(3)使转台转动，带动回转体异型曲线机构水平旋转一个角度，记录该角度；(4)保持转台不动，旋转外围定位零件，使外围定位零件相对回转基体发生同轴角度转动，从而带动反射镜重新处于自准直状态；(5)测高仪测量此时外围定位零件的水平高度，该水平高度与步骤(3)所记录的角度构成一组数据，从而得到相对旋转角度量和轴向进给量的极坐标数据关系表；(6)继续使转台转动，按照步骤(3)至步骤(5)进行操作，直至异型曲线槽的整条曲线被检测完毕，最终将得到旋转角度与进给量的参数关系。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于步骤(6)所述的参数关系采用极坐标表示，以各组数据的角度为横坐标，水平高度为纵坐标，填入数据，即得到回转体异型曲线机构的相对旋转角度与其进给之间的实际对应关系。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于步骤(1)中所述调整测高仪是采用机械式测臂，使测高仪的转台的转轴相交，测头与外围定位零件的顶部接触，从而测得水平高度。
全文摘要
本发明提供一种回转体异型曲线机构进给精度的检测系统及其检测方法。回转体异型曲线机构包括回转基体和外围定位零件，外围定位零件上的定位销钉嵌入回转基体上的异型曲线槽中，并能够在槽内自由滑动；本发明的检测系统包括光学自准直仪、反射镜、能够记录转动角度的转台和用以测量外围定位零件高度的测高仪，回转基体水平固定于转台上，反射镜竖直固定于外围定位零件上，光学自准直仪位置固定，其准直轴线水平对准所述反射镜。本发明结果可靠；检测方法灵活；高效率；易于普及。
文档编号G01M13/00GK102426096SQ201110426050
公开日2012年4月25日 申请日期2011年12月15日 优先权日2011年12月15日
发明者常何民, 朱辉, 李华 申请人:中国科学院西安光学精密机械研究所