專利名稱：凸輪輪廓檢測裝置的檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種凸輪輪廓檢測裝置及其檢測方法。
背景技術(shù)：
凸輪機(jī)構(gòu)廣泛應(yīng)用于各種自動(dòng)化機(jī)械、精密儀器、自動(dòng)化控制系統(tǒng)等。要做到高精度、高效率地檢測凸輪，并正確處理、評定它的各項(xiàng)誤差，及時(shí)快速地反饋凸輪的質(zhì)量信息， 傳統(tǒng)的光學(xué)機(jī)械量儀以及人工數(shù)據(jù)處理的方法，已不能適應(yīng)凸輪廣泛采用的自動(dòng)線生產(chǎn)的需要了。隨著汽車工業(yè)、工程機(jī)械等的高速發(fā)展和制造技術(shù)的不斷提高，對如何提高凸輪加工精度的檢測精度和效率，是本領(lǐng)域要解決的技術(shù)難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、檢測精度和效率較高的凸輪輪廓檢測裝置的檢測方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種凸輪輪廓檢測裝置，包括用于帶動(dòng)凸輪繞垂向的心軸水平同軸旋轉(zhuǎn)的數(shù)控轉(zhuǎn)臺、水平設(shè)于數(shù)控轉(zhuǎn)臺一側(cè)的直線電機(jī)、設(shè)于該直線電機(jī)的動(dòng)子上且于凸輪一側(cè)的激光測量頭、用于測量所述動(dòng)子的水平位移量的光柵尺位移傳感器、用于檢測凸輪的旋轉(zhuǎn)角度的編碼器、以及工控機(jī)；所述工控機(jī)控制所述數(shù)控轉(zhuǎn)臺和直線電機(jī)動(dòng)作，并根據(jù)所述激光測量頭、光柵尺位移傳感器和編碼器測得的數(shù)據(jù)得出凸輪的外輪廓數(shù)據(jù)。具體地，所述工控機(jī)包括用于實(shí)時(shí)控制所述數(shù)控轉(zhuǎn)臺和直線電機(jī)動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)控制卡，與所述激光測量頭相連的用于實(shí)時(shí)檢測激光測量頭與凸輪的外輪廓的間距的激光位移傳感器采集卡，與所述光柵尺位移傳感器和編碼器相連的編碼器計(jì)數(shù)卡，以及通過系統(tǒng)總線與所述運(yùn)動(dòng)控制卡、激光位移傳感器采集卡和編碼器計(jì)數(shù)卡相連的CPU單元。在所述凸輪的旋轉(zhuǎn)角度為θ i時(shí)，測得的凸輪的外輪廓與激光測量頭的間距即第一間距測量值為lr;；同時(shí)，光柵尺位移傳感器測量得的所述動(dòng)子在水平方向與光柵尺位移傳感器的硬零位^的間距即第二間距測量值為^ , i=l, 2，3…η ;η為凸輪旋轉(zhuǎn)一周的過程中同時(shí)檢測所述第一、第二間距測量值‘、‘的次數(shù)，0°彡6^360°。若已知凸輪的外輪廓數(shù)據(jù)ρ = ρ β),則所述凸輪輪廓檢測裝置的檢測方法包括
Α)、心軸的檢測心軸開始旋轉(zhuǎn)一周時(shí)，將激光測量頭與心軸的外圓的間距即第一間距始終控制在激光測量頭的量程內(nèi)，同時(shí)檢測并記錄與所述旋轉(zhuǎn)角度為Qi相對應(yīng)的第一間距‘、以及所述動(dòng)子在水平方向與所述硬零位&的間距即第二間距。[ ;；
B)、將凸輪無間隙配合于所述心軸上，在開始控制凸輪旋轉(zhuǎn)一周的同時(shí)，控制激光測量頭相對凸輪的外輪廓按照P = ρ β) + /口的軌跡運(yùn)動(dòng)；同時(shí)，控制所述第一間距測量值‘
本發(fā)明具有積極的效果(1)本發(fā)明的凸輪輪廓檢測裝置米用非接觸測量方法，激光測量頭運(yùn)動(dòng)由直線電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，不存在傳動(dòng)間隙，動(dòng)態(tài)剛度極高、運(yùn)動(dòng)速度范圍寬(1微米/秒 5米/秒)且運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能好。測量過程中測量頭無機(jī)械磨損，與其它接觸式測量，速度快、精度高、精度保持性好。選用量程范圍小(量程起點(diǎn) 量程終點(diǎn))的激光測量頭，在其線性度不變的條件下，測量誤差小。激光測量頭水平方向運(yùn)動(dòng)距離由光柵尺位移傳感器完成，在凸輪的極徑變化大的情況下，仍可獲得高的測量精度、更高性價(jià)比；(2)為了保證激光測量頭始終在量程范圍內(nèi)測量，即保證測量頭與凸輪輪廓距離在量程起點(diǎn)和量程終點(diǎn)之間，本發(fā)明采用數(shù)控插補(bǔ)方法，使凸輪旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與激光測量頭水平方向直線運(yùn)動(dòng)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)。凸輪旋轉(zhuǎn)角度由與心軸相連的編碼器檢測，心軸在在圓周方向零點(diǎn)由編碼器零位脈沖確定。


圖1為本發(fā)明的凸輪輪廓檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖2為圖1中的凸輪輪廓檢測裝置的未安裝凸輪時(shí)的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式見圖1-2，本實(shí)施例的凸輪輪廓檢測裝置包括用于帶動(dòng)凸輪10繞垂向的心軸1-1 水平同軸旋轉(zhuǎn)的數(shù)控轉(zhuǎn)臺1、水平設(shè)于數(shù)控轉(zhuǎn)臺1 一側(cè)的直線電機(jī)3、設(shè)于該直線電機(jī)3的
權(quán)利要求
1. 一種凸輪輪廓檢測裝置的檢測方法，其特征在于采用的凸輪輪廓檢測裝置包括 用于帶動(dòng)凸輪(10)繞垂向的心軸(1-1)水平同軸旋轉(zhuǎn)的數(shù)控轉(zhuǎn)臺(1)、水平設(shè)于數(shù)控轉(zhuǎn)臺 (1) 一側(cè)的直線電機(jī)(3)、設(shè)于該直線電機(jī)(3)的動(dòng)子(3-1)上且于凸輪(10)—側(cè)的激光測量頭(2)、用于測量所述動(dòng)子(3-1)的水平位移量的光柵尺位移傳感器(4)、用于檢測凸輪 (10)的旋轉(zhuǎn)角度的編碼器(5)、以及工控機(jī)；所述工控機(jī)控制所述數(shù)控轉(zhuǎn)臺(1)和直線電機(jī)(3)動(dòng)作，并根據(jù)所述激光測量頭(2)、 光柵尺位移傳感器(4)和編碼器(5)測得的數(shù)據(jù)得出凸輪(10)的外輪廓數(shù)據(jù)；在所述凸輪(10)的旋轉(zhuǎn)角度為θ 1時(shí)，測得的凸輪(10)的外輪廓與激光測量頭(2)的間距即第一間距測量值為‘；同時(shí)，光柵尺位移傳感器(4)測量得的所述動(dòng)子(3-1)在水平方向與光柵尺位移傳感器(4)的硬零位(l.:.)的間距即第二間距測量值為‘，i=l, 2，3…η ;η為凸輪(10)旋轉(zhuǎn)一周的過程中同時(shí)檢測所述第一、第二間距測量值、“的次數(shù)， 0° ( θ ^360° ；若已知凸輪(10)的外輪廓數(shù)據(jù)/5 =則所述凸輪輪廓檢測裝置的檢測方法包括Α)、對心軸(1-1)的檢測心軸(1-1)開始旋轉(zhuǎn)一周時(shí)，將激光測量頭(2)與心軸(1-1) 的外圓的間距即第一間距^ 始終控制在激光測量頭(2)的量程內(nèi)，同時(shí)檢測并記錄與所述旋轉(zhuǎn)角度為Qi相對應(yīng)的第一間距‘Η、以及所述動(dòng)子(3-1)在水平方向與所述硬零位( )的間距即第二間距；B)、將凸輪(10)無間隙配合于所述心軸(1-1)上，在開始控制凸輪(10)旋轉(zhuǎn)一周的同時(shí)，控制激光測量頭(2)相對凸輪(10)的外輪廓按照/ + 的軌跡運(yùn)動(dòng)；同時(shí)，控制所述第一間距測量值‘始終處于激光測量頭(2)的量程內(nèi)，并獲取與所述旋轉(zhuǎn)角度θ i 相對應(yīng)的所述第一、第二間距測量值hi、hi:；C)、由心軸直徑0d和所述/rs、/v&,、‘、‘，計(jì)算出凸輪(10)的極徑測量值D)、將所述極徑測量值朽(A)與所述外輪廓數(shù)據(jù)ρ = ρ(θ)相比較，得出凸輪(10)的外輪廓加工誤差。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凸輪輪廓檢測裝置的檢測方法，其特征在于若未知凸輪 (10)的外輪廓數(shù)據(jù)，則所述凸輪輪廓檢測裝置的檢測方法包括a)、對心軸(1-1)的檢測心軸(1-1)開始旋轉(zhuǎn)一周時(shí)，將激光測量頭(2)與心軸(1-1)的外圓的間距即第一間距1 始終控制在激光測量頭(2)的量程內(nèi)，同時(shí)檢測并記錄與所述旋轉(zhuǎn)角度為Qi相對應(yīng)的第一間距、以及所述動(dòng)子(3-1)在水平方向與所述硬零位的間距即第二間距(V·；b)、將凸輪(10)無間隙配合于所述心軸(1-1)上，在開始控制凸輪(10)旋轉(zhuǎn)一周的同時(shí)，控制直線電機(jī)(3)的動(dòng)子(3-1)根據(jù)激光測量頭(2)測得的所述第一間距測量值為‘ 的大小做靠近或遠(yuǎn)離凸輪(10)的直線位移，以控制所述第一間距測量值‘始終處于激光測量頭(2)的量程內(nèi)，并獲取與所述旋轉(zhuǎn)角度θ i相對應(yīng)的所述第一、第二間距測量值‘、計(jì)算出凸輪(10)的極徑測量值
全文摘要
本發(fā)明提供了一種結(jié)構(gòu)簡單、檢測精度和效率較高的凸輪輪廓檢測裝置的檢測方法，其采用的凸輪輪廓檢測裝置包括用于帶動(dòng)凸輪繞垂向的心軸水平同軸旋轉(zhuǎn)的數(shù)控轉(zhuǎn)臺、水平設(shè)于數(shù)控轉(zhuǎn)臺一側(cè)的直線電機(jī)、設(shè)于該直線電機(jī)的動(dòng)子上且于凸輪一側(cè)的激光測量頭、用于測量所述動(dòng)子的水平位移量的光柵尺位移傳感器、用于檢測凸輪的旋轉(zhuǎn)角度的編碼器、以及工控機(jī)；所述工控機(jī)控制所述數(shù)控轉(zhuǎn)臺和直線電機(jī)動(dòng)作，并根據(jù)所述激光測量頭、光柵尺位移傳感器和編碼器測得的數(shù)據(jù)得出凸輪的外輪廓數(shù)據(jù)。
文檔編號G01B11/24GK102175181SQ20111005199
公開日2011年9月7日 申請日期2011年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月4日
發(fā)明者丁仕燕, 干為民 申請人:常州工學(xué)院