一種五軸數(shù)控機床旋轉(zhuǎn)軸誤差的檢測設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種數(shù)控機床誤差的檢測設(shè)備，尤其涉及一種五軸數(shù)控機床旋轉(zhuǎn)軸誤差的檢測設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]五軸數(shù)控機床是復(fù)雜曲面類零件的理想加工設(shè)備，對軍事、航空、航天、精密器械等行業(yè)具有舉足輕重的作用，是葉片、汽輪機轉(zhuǎn)子、船用螺旋槳、大型柴油機曲軸等高精復(fù)雜曲面類零件的唯一加工手段，綜合體現(xiàn)著一國制造業(yè)發(fā)展水平。五軸數(shù)控機床一般是在三個線性軸的基礎(chǔ)上，增加兩個旋轉(zhuǎn)軸。增加的旋轉(zhuǎn)軸提升了機床的柔性，進而提高材料的去除率和表面加工質(zhì)量，能減少工件的裝夾次數(shù)，縮短加工時間。但是，旋轉(zhuǎn)軸組成零件不可避免的存在制造、安裝誤差，使用過程中必然存在磨損精度丟失、變形等，使得幾何誤差具有高度非線性和時變的特點。據(jù)研究表明，旋轉(zhuǎn)軸的幾何誤差對加工精度具有顯著的影響。如何對旋轉(zhuǎn)臺誤差進行快速、高效的測量，為機床誤差補償提供依據(jù)是產(chǎn)業(yè)界孜孜以求的目標(biāo)，也是保證廣品加工精度的關(guān)鍵。
[0003]目前，對于旋轉(zhuǎn)軸誤差的測量目前還沒有直接、統(tǒng)一的方法，主要以綜合誤差測量為主。國內(nèi)外研究人員進行了大量的研究工作。主要采用的測量設(shè)備有球桿儀、激光跟蹤儀、R-test設(shè)備、正12面或24面多棱鏡及自準(zhǔn)直儀等。球桿儀價格便宜，應(yīng)用最為廣泛，但測量時的安裝、調(diào)整復(fù)雜，測量效率低下，人員經(jīng)驗要求高。激光跟蹤儀，測量方便快捷，但價格昂貴。R-test設(shè)備為接觸式測量，對測量條件要求高，測量效率有限。正12面或24面多棱鏡及自準(zhǔn)直儀，需特殊工裝，測量過程復(fù)雜。另外，實用新型專利CN 103323229A提出了一種“基于機器視覺的五軸數(shù)控機床旋轉(zhuǎn)軸誤差測量方法”通過一套獨立的單目圖像采集系統(tǒng)和多組同心圓矩形陣列實現(xiàn)五軸誤差的測量，測量方法采用非接觸測量，測量過程簡單，但要求單目相機的成像面與測量標(biāo)志所在面要平行，檢測標(biāo)志固定面與旋轉(zhuǎn)軸線要垂直，安裝調(diào)整困難。
[0004]數(shù)控機床直線軸的誤差往往比旋轉(zhuǎn)軸的誤差小很多，且可以通過激光干涉儀進行直接測量和補償，因此基于數(shù)控機床自身的在機測量系統(tǒng)正成為旋轉(zhuǎn)軸誤差高效、便攜測量的理想工具。IBAEAKIS.等人基于三個標(biāo)準(zhǔn)方塊利用接觸式在機測量系統(tǒng)進行五軸機床旋轉(zhuǎn)軸誤差的綜合測量。BIQZ等人則基于單個標(biāo)準(zhǔn)方塊利用觸發(fā)式在機測量系統(tǒng)進行五軸機床旋轉(zhuǎn)軸誤差的綜合測量。Erkan T等人基于多個標(biāo)準(zhǔn)球利用觸發(fā)式在機測量系統(tǒng)進行五軸機床誤差失真程度的分析。然而這些在機測量系統(tǒng)屬于接觸式測量，測量效率不高，局限了采用點數(shù)量。綜上所述，現(xiàn)有的旋轉(zhuǎn)軸誤差測量方法均有不足。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]為解決上述問題，本實用新型提供了一種五軸數(shù)控機床旋轉(zhuǎn)軸誤差的檢測設(shè)備。本實用新型融合機器視覺非接觸式測量，具有效率高、測量過程簡單的優(yōu)點，標(biāo)準(zhǔn)球具有各向同性、安裝布局方便的特點，以及在機測量技術(shù)實現(xiàn)與機床自身的無縫集成，安裝便捷、定位精準(zhǔn)的優(yōu)勢，使得高度非線性旋轉(zhuǎn)軸綜合誤差的測量效率高、精度好、操作簡單。
[0006]為達(dá)到上述技術(shù)效果，本實用新型的技術(shù)方案是:
[0007]—種五軸數(shù)控機床旋轉(zhuǎn)軸誤差的檢測設(shè)備，包括雙目機器視覺非接觸式測量頭和可調(diào)位置的標(biāo)準(zhǔn)球裝置;所述雙目機器視覺非接觸式測量頭包括L形安裝架，L形安裝架上設(shè)有連接柄;L形安裝架的兩個側(cè)邊分別安裝有相機，兩臺相機相互垂直安裝;相機通過無線網(wǎng)絡(luò)與計算機相連;所述可調(diào)位置的標(biāo)準(zhǔn)球裝置包括磁力基座，磁力基座上設(shè)有伸縮調(diào)節(jié)安裝座，伸縮調(diào)節(jié)安裝座頂部固定有標(biāo)準(zhǔn)球;所述伸縮調(diào)節(jié)安裝座包括若干套置的調(diào)節(jié)柱，調(diào)節(jié)柱外側(cè)設(shè)有導(dǎo)向銷，調(diào)節(jié)柱內(nèi)側(cè)設(shè)有豎向?qū)Р酆团c導(dǎo)向銷配合的定位導(dǎo)軌槽。
[0008]進一步的改進，所述連接柄為與五軸數(shù)控機床的主軸刀座配合的標(biāo)準(zhǔn)刀柄。
[0009]進一步的改進，所述相機為CCD相機;相機的分辨率不低于1000萬像素。
[0010]進一步的改進，所述定位導(dǎo)軌槽為多個，定位導(dǎo)軌槽上下并列設(shè)置。
[0011]進一步的改進，所述L形安裝架上設(shè)有加強筋。
[0012]進一步的改進，所述定位導(dǎo)軌槽為楔形槽，定位導(dǎo)軌槽沿順時針方向逐漸向上螺旋，導(dǎo)向銷為與定位導(dǎo)軌槽配合的楔形。
[0013]本實用新型融合機器視覺非接觸式測量，具有效率高、測量過程簡單的優(yōu)點，標(biāo)準(zhǔn)球具有各向同性、安裝布局方便的特點，以及在機測量技術(shù)實現(xiàn)與機床自身的無縫集成，安裝便捷、定位精準(zhǔn)的優(yōu)勢，使得高度非線性旋轉(zhuǎn)軸綜合誤差的測量效率高、精度好、操作簡單。
【附圖說明】
[0014]圖1為雙目機器視覺非接觸式測量頭的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2為可調(diào)位置的標(biāo)準(zhǔn)球裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖3為調(diào)節(jié)柱的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖4為實用新型的安裝結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]其中，1.L形安裝架，2.連接柄，3.相機，4.磁力基座，5.伸縮調(diào)節(jié)安裝座，6.標(biāo)準(zhǔn)球，7.調(diào)節(jié)柱，8.導(dǎo)向銷，9.定位導(dǎo)軌槽，10.加強筋，11.雙目機器視覺非接觸式測量頭，12.可調(diào)位置的標(biāo)準(zhǔn)球裝置。
【具體實施方式】
[0019]實施例1
[0020]如圖1和圖2所示的一種五軸數(shù)控機床旋轉(zhuǎn)軸誤差的檢測設(shè)備，包括雙目機器視覺非接觸式測量頭11和可調(diào)位置的標(biāo)準(zhǔn)球裝置12;所述雙目機器視覺非接觸式測量頭11包括L形安裝架I，L形安裝架I上設(shè)有連接柄2;L形安裝架I的兩個側(cè)邊分別安裝有相機3，兩臺相機3相互垂直安裝;相機3通過無線網(wǎng)絡(luò)與計算機相連。這樣采集的圖像能實時通過無線通信模塊傳輸?shù)接嬎銠C上進行處理分析。
[0021]所述可調(diào)位置的標(biāo)準(zhǔn)球裝置12包括磁力基座4，磁力基座4上設(shè)有伸縮調(diào)節(jié)安裝座5，伸縮調(diào)節(jié)安裝座5頂部固定有標(biāo)準(zhǔn)球6;所述伸縮調(diào)節(jié)安裝座5包括若干套置的調(diào)節(jié)柱7。
[0022]如圖3所示，調(diào)節(jié)柱7外側(cè)設(shè)有導(dǎo)向銷8，調(diào)節(jié)柱7內(nèi)側(cè)設(shè)有豎向?qū)Р酆团c導(dǎo)向銷8配合的定位導(dǎo)軌槽9。
[0023]連接柄2為刀柄狀，以便于安裝到五軸數(shù)控機床的主軸刀座上，以實現(xiàn)測量系統(tǒng)與機床本體的無縫集成，利用機床直線軸能帶動測量系統(tǒng)的精確定位。所述相機3為CCD相機；相機3的分辨率優(yōu)選不低于1000萬像素。定位導(dǎo)軌槽9為多個，定位導(dǎo)軌槽9上下并列設(shè)置。L形安裝架I上設(shè)有加強筋10。所述定位導(dǎo)軌槽(9)為楔形槽，定位導(dǎo)軌槽(9)沿順時針方向逐漸向上螺旋，導(dǎo)向銷(8)為與定位導(dǎo)軌槽(9)配合的楔形。高一節(jié)的調(diào)節(jié)柱導(dǎo)向銷安裝在低一節(jié)的定位導(dǎo)軌槽內(nèi)。當(dāng)調(diào)節(jié)柱旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)向銷剛好落在豎向?qū)Р蹠r，可實現(xiàn)上下位置的調(diào)整。當(dāng)調(diào)整到合適高度時，反向旋轉(zhuǎn)以實現(xiàn)鎖緊定位。
[0024]本裝置的安裝方式如圖4所示。本裝置的原理是利用機床直線軸能帶動測量系統(tǒng)的精確定位，檢測旋轉(zhuǎn)軸的誤差。((圖中B軸旋轉(zhuǎn)時存在的誤差，會使運動鏈不會閉合，進而通過運動鏈將B軸的誤差同樣反映到測量結(jié)果上)。
[0025]具體為:將雙目機器視覺非接觸式測量頭11安裝到五軸數(shù)控機床的主軸刀座上；將磁力基座4吸附到五軸數(shù)控機床的工作臺面上，調(diào)整雙目機器視覺非接觸式測量頭11，使標(biāo)準(zhǔn)球6的中心處在兩臺相機3中軸線的交點上，然后轉(zhuǎn)動兩個旋轉(zhuǎn)軸，五軸數(shù)控機床的三個直線軸能帶動測量系統(tǒng)的精確定位，啟動五軸數(shù)控機床的隨動功能，使相機的焦點跟隨標(biāo)準(zhǔn)球的理論球心相對不運動，兩臺相機中軸線的交點為標(biāo)準(zhǔn)球圓心的理論位置;在運動過程采集標(biāo)準(zhǔn)球的投影圓圖像，計算出標(biāo)準(zhǔn)球球心的實際位置，調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)球的水平位置和高度，即可得到多出位置標(biāo)準(zhǔn)球圓心的理論位置與標(biāo)準(zhǔn)球球心的實際位置的綜合誤差。
[0026]以上實例的說明只是用于幫助理解本實用新型的核心思想；同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本實用新型的思想，在【具體實施方式】及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本實用新型的限制。
【主權(quán)項】
1.一種五軸數(shù)控機床旋轉(zhuǎn)軸誤差的檢測設(shè)備，其特征在于，包括雙目機器視覺非接觸式測量頭(11)和可調(diào)位置的標(biāo)準(zhǔn)球裝置(12);所述雙目機器視覺非接觸式測量頭(11)包括L形安裝架(I)，L形安裝架(I)上設(shè)有連接柄(2); L形安裝架(I)的兩個側(cè)邊分別安裝有相機(3)，兩臺相機(3)相互垂直安裝;相機(3)通過無線網(wǎng)絡(luò)與計算機相連;所述可調(diào)位置的標(biāo)準(zhǔn)球裝置(12)包括磁力基座(4)，磁力基座(4)上設(shè)有伸縮調(diào)節(jié)安裝座(5)，伸縮調(diào)節(jié)安裝座(5)頂部固定有標(biāo)準(zhǔn)球(6);所述伸縮調(diào)節(jié)安裝座(5)包括若干套置的調(diào)節(jié)柱(7)，調(diào)節(jié)柱(7)外側(cè)設(shè)有導(dǎo)向銷(8)，調(diào)節(jié)柱(7)內(nèi)側(cè)設(shè)有豎向?qū)Р酆团c導(dǎo)向銷(8)配合的定位導(dǎo)軌槽(9)。2.如權(quán)利要求1所述的五軸數(shù)控機床旋轉(zhuǎn)軸誤差的檢測設(shè)備，其特征在于，所述連接柄(2)為與五軸數(shù)控機床的主軸刀座配合的標(biāo)準(zhǔn)刀柄。3.如權(quán)利要求1所述的五軸數(shù)控機床旋轉(zhuǎn)軸誤差的檢測設(shè)備，其特征在于，所述相機(3)為CCD相機;相機(3)的分辨率不低于1000萬像素。4.如權(quán)利要求1所述的五軸數(shù)控機床旋轉(zhuǎn)軸誤差的檢測設(shè)備，其特征在于，所述定位導(dǎo)軌槽(9)為多個，定位導(dǎo)軌槽(9)上下并列設(shè)置。5.如權(quán)利要求1所述的五軸數(shù)控機床旋轉(zhuǎn)軸誤差的檢測設(shè)備，其特征在于，所述L形安裝架(I)上設(shè)有加強筋(10)。6.如權(quán)利要求1所述的五軸數(shù)控機床旋轉(zhuǎn)軸誤差的檢測設(shè)備，其特征在于，所述定位導(dǎo)軌槽(9)為楔形槽，定位導(dǎo)軌槽(9)沿順時針方向逐漸向上螺旋，導(dǎo)向銷(8)為與定位導(dǎo)軌槽(9)配合的楔形。
【專利摘要】本實用新型公開了一種五軸數(shù)控機床旋轉(zhuǎn)軸誤差的檢測設(shè)備，包括雙目機器視覺非接觸式測量頭和可調(diào)位置的標(biāo)準(zhǔn)球裝置；雙目機器視覺非接觸式測量頭包括L形安裝架，L形安裝架上設(shè)有連接柄和相機；可調(diào)位置的標(biāo)準(zhǔn)球裝置包括磁力基座，磁力基座上設(shè)有伸縮調(diào)節(jié)安裝座，伸縮調(diào)節(jié)安裝座頂部固定有標(biāo)準(zhǔn)球；利用機床直線軸能帶動測量系統(tǒng)的精確定位，檢測旋轉(zhuǎn)軸的誤差。本實用新型融合機器視覺非接觸式測量，具有效率高、測量過程簡單的優(yōu)點，標(biāo)準(zhǔn)球具有各向同性、安裝布局方便的特點，以及在機測量技術(shù)實現(xiàn)與機床自身的無縫集成，安裝便捷、定位精準(zhǔn)的優(yōu)勢，使得高度非線性旋轉(zhuǎn)軸綜合誤差的測量效率高、精度好、操作簡單。
【IPC分類】B23Q17/24, B23Q17/00
【公開號】CN205342667
【申請?zhí)枴緾N201521045625
【發(fā)明人】葉建華, 黃衛(wèi)東
【申請人】福建工程學(xué)院
【公開日】2016年6月29日
【申請日】2015年12月15日