專(zhuān)利名稱(chēng)：基于圖像的大型機(jī)床裝配結(jié)合面法向接觸剛度測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用 新型特別涉及一種機(jī)床結(jié)合面法向接觸剛度測(cè)量系統(tǒng)，屬大型機(jī)床裝配測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著高精度大型機(jī)床機(jī)械設(shè)備的高速發(fā)展，一些以往被人忽視的問(wèn)題開(kāi)始成為關(guān)鍵。其中，設(shè)備結(jié)構(gòu)中大量存在的接觸面截?cái)嗔嗽O(shè)備的整體連續(xù)性，并表現(xiàn)出了很高的非線(xiàn)性，直接影響大型設(shè)備的動(dòng)力性能。裝配結(jié)合面的接觸剛度和結(jié)合面的表面質(zhì)量以及接觸應(yīng)力、接觸狀態(tài)有密切的關(guān)系，如果能給出這些影響因素的相關(guān)規(guī)律，將為接觸剛度的測(cè)量帶來(lái)極大地益處。以往的接觸剛度的測(cè)量?jī)H停留在實(shí)驗(yàn)研究階段，給出了一些測(cè)量裝置，無(wú)法在工程實(shí)際中應(yīng)用。即使應(yīng)用于實(shí)際中，由于接觸界面的幾何特性和安裝位置的限制，使得這些測(cè)量方法無(wú)法應(yīng)用于機(jī)床裝配面的接觸剛度測(cè)量。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種基于圖像的大型機(jī)床裝配結(jié)合面法向接觸剛度測(cè)量裝置，以解決上述技術(shù)問(wèn)題。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案一種基于圖像的大型機(jī)床裝配結(jié)合面法向接觸剛度測(cè)量裝置，其特征在于由基準(zhǔn)劃標(biāo)機(jī)構(gòu)與測(cè)量采集裝置組成；基準(zhǔn)劃標(biāo)機(jī)構(gòu)包括磁力底座(10)、精度標(biāo)尺(20)、游標(biāo)(40)、劃標(biāo)頭(50)和彈簧機(jī)構(gòu)(30);精度標(biāo)尺(20)固定于磁力底座(10)上，游標(biāo)(40)與標(biāo)尺(20)滑動(dòng)配合；劃標(biāo)頭(50)垂直布置于游標(biāo)(40)上，游標(biāo)(40)中安裝有連接劃標(biāo)頭(50)的三爪彈簧機(jī)構(gòu)
(30)；測(cè)量采集裝置包括相機(jī)(2)、連接線(xiàn)(5)、計(jì)算機(jī)(6)和三腳架(4);工業(yè)相機(jī)(2)固定于三腳架(4)上，工業(yè)相機(jī)(2)通過(guò)連接線(xiàn)(5)與計(jì)算機(jī)(6)連接；基準(zhǔn)劃標(biāo)機(jī)構(gòu)中的三爪劃標(biāo)頭(50)，分別標(biāo)記帶塑性變形的接觸層和完全彈性變形的彈性層，測(cè)量采集裝置中的相機(jī)(2)采集加載前后三爪劃標(biāo)頭(50)標(biāo)記點(diǎn)的圖像數(shù)據(jù)，傳送給計(jì)算機(jī)￠)，計(jì)算機(jī)(6)結(jié)合圖像技術(shù)獲取標(biāo)記點(diǎn)的前后相對(duì)位移量，得到相應(yīng)彈性層和接觸層的應(yīng)變量或稱(chēng)標(biāo)記點(diǎn)位移，進(jìn)而通過(guò)計(jì)算機(jī)(6)顯示出接觸界面法向接觸剛度?；鶞?zhǔn)劃標(biāo)機(jī)構(gòu)中的劃標(biāo)頭(50)為三爪式劃標(biāo)頭；劃標(biāo)頭(50)包括中間的第二標(biāo)頭(52)和位于第二標(biāo)頭上側(cè)的的第一標(biāo)頭(51)、下側(cè)的第三標(biāo)頭(53)。基準(zhǔn)劃標(biāo)機(jī)構(gòu)中的第一標(biāo)頭(51)和第二標(biāo)頭(52)之間的距離以及第二標(biāo)頭(52)和第三標(biāo)頭(53)之間的距離都是依據(jù)測(cè)量范圍預(yù)先設(shè)定的。測(cè)量采集裝置相機(jī)(2)上安裝有微距變焦鏡頭(I)。本實(shí)用新型的基本思想利用三爪劃標(biāo)頭50，分別標(biāo)記帶塑性變形的接觸層和完全彈性變形的彈性層，利用高分辨率工業(yè)CCD相機(jī)2采集加載情況下標(biāo)記點(diǎn)的圖像數(shù)據(jù)，結(jié)合圖像技術(shù)獲取標(biāo)記點(diǎn)的相對(duì)位移量，以得到相應(yīng)彈性層和接觸層的應(yīng)變量(標(biāo)記點(diǎn)位移)，進(jìn)而得到接觸界面法向接觸剛度。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)本實(shí)用新型通過(guò)分別標(biāo)記界面完全彈性接觸層和包含塑性影響接觸層，加載前后利用圖像處理得到不同接觸層應(yīng)變量，進(jìn)而計(jì)算得到結(jié)合面法向接觸剛度，用于指導(dǎo)機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和裝配工藝改進(jìn)；實(shí)際測(cè)試表明，本實(shí)用新型不僅適用于實(shí)驗(yàn)研究，也完全適用于實(shí)際工況的測(cè)量檢驗(yàn)需求。本實(shí)用新型基于圖像的機(jī)床結(jié)合面法向接觸剛度測(cè)量裝置方便快捷，具備可便攜性，適用范圍廣，能真正廣泛應(yīng)用于工程實(shí)際的法向接觸剛度測(cè)量。

圖I為本實(shí)用新型測(cè)量系統(tǒng)的基準(zhǔn)劃標(biāo)機(jī)構(gòu)的示意圖。圖2為本實(shí)用新型測(cè)量采集系統(tǒng)的示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)描述。圖I及圖2所示，本實(shí)用新型基于圖像的大型機(jī)床裝配結(jié)合面法向接觸剛度測(cè)量裝置，包括基準(zhǔn)劃標(biāo)機(jī)構(gòu)和測(cè)量采集裝置。一種基于圖像的大型機(jī)床裝配結(jié)合面法向接觸剛度測(cè)量裝置，包括基準(zhǔn)劃標(biāo)機(jī)構(gòu)；所述基準(zhǔn)劃標(biāo)機(jī)構(gòu)包括磁力底座、精度標(biāo)尺、游標(biāo)、劃標(biāo)頭和彈簧機(jī)構(gòu)；精度標(biāo)尺固定于磁力底座上，游標(biāo)與標(biāo)尺滑動(dòng)配合；劃標(biāo)頭垂直布置于游標(biāo)上，游標(biāo)中安裝有連接劃標(biāo)頭的三爪彈簧機(jī)構(gòu)；所述基于圖像的大型機(jī)床裝配結(jié)合面法向接觸剛度測(cè)量裝置還包括測(cè)量采集裝置；所述測(cè)量采集裝置包括相機(jī)、連接線(xiàn)、計(jì)算機(jī)和三腳架；相機(jī)固定于三腳架上，相機(jī)通過(guò)連接線(xiàn)連接計(jì)算機(jī)。劃標(biāo)頭為三爪式劃標(biāo)頭；劃標(biāo)頭包括中間的第二標(biāo)頭和位于第二標(biāo)頭兩側(cè)的第一標(biāo)頭、第三標(biāo)頭。第一標(biāo)頭和第二標(biāo)頭之間的距離以及第三標(biāo)頭和第二標(biāo)頭之間的距離都是根據(jù)測(cè)量范圍事先給定的。相機(jī)上安裝有微距變焦鏡頭?；鶞?zhǔn)劃標(biāo)機(jī)構(gòu)包括磁力底座10、精度標(biāo)尺20、游標(biāo)40、劃標(biāo)頭50和三爪彈簧機(jī)構(gòu)30。精度標(biāo)尺20固定于磁力底座10上，游標(biāo)40與標(biāo)尺20滑動(dòng)配合；劃標(biāo)頭50采用三爪式(保證標(biāo)記點(diǎn)間距嚴(yán)格一致，準(zhǔn)確可靠)，垂直布置于游標(biāo)40上，隨游標(biāo)40 —起運(yùn)動(dòng)；游標(biāo)40中安裝有連接劃標(biāo)頭50的三爪彈簧機(jī)構(gòu)30。具體操作基準(zhǔn)劃標(biāo)機(jī)構(gòu)通過(guò)磁力座10吸附固定，保證三爪劃標(biāo)頭50三點(diǎn)連線(xiàn)垂直于待測(cè)接觸面；滑動(dòng)游標(biāo)40到達(dá)界面接觸面位置作為三爪初始位置，上下調(diào)節(jié)游標(biāo)使接觸面位置位于三爪理想標(biāo)記范圍內(nèi)，作為測(cè)量位置；按動(dòng)三爪彈簧機(jī)構(gòu)30，使三爪劃標(biāo)頭50接觸待測(cè)面，在待測(cè)面上留下印記，完成界面不同接觸層標(biāo)記。測(cè)量采集裝置包括百萬(wàn)級(jí)分辨率的工業(yè)相機(jī)2、變焦鏡頭I、連接線(xiàn)5、計(jì)算機(jī)6、三腳架4和物距微調(diào)托板3。具體安裝操作，組裝相機(jī)2和鏡頭1，固定相機(jī)2于物距微調(diào)托板3上，聯(lián)接三腳架4和物距微調(diào)托板3，三腳架4置于平穩(wěn)無(wú)震源的地面或平臺(tái)；通過(guò)連接線(xiàn)5連接相機(jī)2和計(jì)算機(jī)6。本實(shí)用新型三爪劃標(biāo)頭50包括中間的第二標(biāo)頭52、位于第二標(biāo)頭上側(cè)的第一標(biāo)頭51和位于第二標(biāo)頭下側(cè)的第三標(biāo)頭53 ;第一標(biāo)頭51和第二標(biāo)頭52之間的距離以及第二標(biāo)頭52和第三標(biāo)頭53之間的距離都是根據(jù)測(cè)量范圍事先給定的。本實(shí)用新型優(yōu)選的中間第二標(biāo)頭52與第一標(biāo)頭51之間的間距為3_5mm，中間第二標(biāo)頭52與第三標(biāo)頭53之間的間距為5-8mm ;劃線(xiàn)時(shí)，中間 標(biāo)頭52和距其距離較近的第一標(biāo)頭51位于接觸面9上側(cè)的上層接觸體8區(qū)域，距中間標(biāo)頭52較遠(yuǎn)的第三標(biāo)頭53位于接觸面9下側(cè)的下層接觸體10區(qū)域；本實(shí)用新型三爪劃標(biāo)頭50標(biāo)記的為無(wú)損的黑色圓點(diǎn)7。
權(quán)利要求1.一種基于圖像的大型機(jī)床裝配結(jié)合面法向接觸剛度測(cè)量裝置，其特征在于由基準(zhǔn)劃標(biāo)機(jī)構(gòu)與測(cè)量采集裝置組成； 基準(zhǔn)劃標(biāo)機(jī)構(gòu)包括磁力底座(10)、精度標(biāo)尺(20)、游標(biāo)(40)、劃標(biāo)頭(50)和彈簧機(jī)構(gòu)(30);精度標(biāo)尺(20)固定于磁力底座(10)上，游標(biāo)(40)與標(biāo)尺(20)滑動(dòng)配合；劃標(biāo)頭(50)垂直布置于游標(biāo)(40)上，游標(biāo)(40)中安裝有連接劃標(biāo)頭(50)的三爪彈簧機(jī)構(gòu)(30)； 測(cè)量采集裝置包括相機(jī)(2)、連接線(xiàn)(5)、計(jì)算機(jī)(6)和三腳架⑷；エ業(yè)相機(jī)⑵固定于三腳架⑷上，エ業(yè)相機(jī)⑵通過(guò)連接線(xiàn)(5)與計(jì)算機(jī)(6)連接； 基準(zhǔn)劃標(biāo)機(jī)構(gòu)中的三爪劃標(biāo)頭(50)，分別標(biāo)記帶塑性變形的接觸層和完全彈性變形的彈性層，測(cè)量采集裝置中的相機(jī)(2)采集加載前后三爪劃標(biāo)頭(50)標(biāo)記點(diǎn)的圖像數(shù)據(jù)，傳送給計(jì)算機(jī)出)，計(jì)算機(jī)(6)結(jié)合圖像技術(shù)獲取標(biāo)記點(diǎn)的前后相對(duì)位移量，得到相應(yīng)彈性層和接觸層的應(yīng)變量或稱(chēng)標(biāo)記點(diǎn)位移，進(jìn)而通過(guò)計(jì)算機(jī)(6)顯示出接觸界面法向接觸剛度。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于圖像的大型機(jī)床裝配結(jié)合面法向接觸剛度測(cè)量裝置，其特征在于基準(zhǔn)劃標(biāo)機(jī)構(gòu)中的劃標(biāo)頭(50)為三爪式劃標(biāo)頭；劃標(biāo)頭(50)包括中間的第二標(biāo)頭(52)和位于第二標(biāo)頭上側(cè)的的第一標(biāo)頭(51)、下側(cè)的第三標(biāo)頭(53)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于圖像的大型機(jī)床裝配結(jié)合面法向接觸剛度測(cè)量裝置，其特征在于基準(zhǔn)劃標(biāo)機(jī)構(gòu)中的第一標(biāo)頭(51)和第二標(biāo)頭(52)之間的距離以及第ニ標(biāo)頭(52)和第三標(biāo)頭(53)之間的距離都是依據(jù)測(cè)量范圍預(yù)先設(shè)定的。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于圖像的大型機(jī)床裝配結(jié)合面法向接觸剛度測(cè)量裝置，其特征在于測(cè)量采集裝置相機(jī)(2)上安裝有微距變焦鏡頭(I)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型提供一種基于圖像的大型機(jī)床裝配結(jié)合面法向接觸剛度測(cè)量裝置，包括基準(zhǔn)劃標(biāo)機(jī)構(gòu)；所述基準(zhǔn)劃標(biāo)機(jī)構(gòu)包括磁力底座、精度標(biāo)尺、游標(biāo)、劃標(biāo)頭和彈簧機(jī)構(gòu)；精度標(biāo)尺固定于磁力底座上，游標(biāo)與標(biāo)尺滑動(dòng)配合；劃標(biāo)頭垂直布置于游標(biāo)上，游標(biāo)中安裝有連接劃標(biāo)頭的三爪彈簧機(jī)構(gòu)；所述大型機(jī)床裝配結(jié)合面法向接觸剛度測(cè)量裝置還包括測(cè)量采集裝置；所述測(cè)量采集裝置包括相機(jī)、連接線(xiàn)、計(jì)算機(jī)和三腳架；相機(jī)固定于三腳架上，通過(guò)連接線(xiàn)連接計(jì)算機(jī)。本實(shí)用新型通過(guò)分別標(biāo)記界面完全彈性接觸層和包含塑性影響接觸層，加載前后利用圖像處理得到不同接觸層應(yīng)變量，進(jìn)而計(jì)算得到結(jié)合面法向接觸剛度；該測(cè)量系統(tǒng)方便快捷，具備可便攜性，適用范圍廣。
文檔編號(hào)B25H7/04GK202421075SQ20112053760
公開(kāi)日2012年9月5日 申請(qǐng)日期2011年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月20日
發(fā)明者李坤, 李玉芬, 武記超, 許昆平, 趙建華 申請(qǐng)人:沈機(jī)集團(tuán)昆明機(jī)床股份有限公司