一種機床多運動軸平行度的檢測裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種機床多運動軸平行度的檢測裝置，包括CCD測量系統(tǒng)，測量顯示系統(tǒng)和標(biāo)定板；CCD測量系統(tǒng)和標(biāo)定板使用時分別安裝于待檢測運動軸或基座上，CCD測量系統(tǒng)用于獲取標(biāo)定板的檢測圖像；測量顯示系統(tǒng)與CCD測量系統(tǒng)電信號連接，用于接收標(biāo)定板的檢測圖像，并用于對采集到的圖像信息處理及平行度計算。采用本實用新型裝置可以實現(xiàn)快捷方便的非接觸式運動軸二維平行度測量，能夠提高測量和調(diào)整多運動軸平行度的效率。
【專利說明】一種機床多運動軸平行度的檢測裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及機床檢測領(lǐng)域，尤其涉及一種機床多運動軸平行度的檢測裝置?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]在先進制造領(lǐng)域，人們越來越多地通過在主運動軸上并接其他運動單元來實現(xiàn)更為柔性的運動系統(tǒng)，完成更復(fù)雜加工任務(wù)。如中國專利文獻CN201881047U “一種多軸數(shù)控激光加工裝置”，通過將激光加工頭并接到數(shù)控機床的末端，從而完成對更大尺寸零件的加工。中國專利文獻CN102151984A“一種適用于復(fù)雜曲面的激光加工方法及裝置”，通過將具備兩軸激光振鏡和Z軸移動的激光加工頭并接到五軸聯(lián)動機床，完成對自由曲面的表面激光加工。
[0003]由于設(shè)計制造和安裝等因素的影響，多軸數(shù)控機床各平行運動軸之間的平行度存在的偏差會顯著影響到系統(tǒng)最終加工精度。因此，檢測和調(diào)節(jié)機床各運動軸的平行度是一項重要的任務(wù)。
[0004]目前的主要檢測方式為采用千分表來檢測各軸之間的平行度。千分表接觸各運動軸側(cè)面相對移動，利用表針的讀數(shù)變化和運動軸移動的距離求得平行度。
[0005]但在具體進行檢測時，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在以下缺點和不足:
[0006]1、使用千分表接觸的運動軸側(cè)面與軸運動方向平行度要求高，而運動軸側(cè)面與運動方向受加工精度和裝配的影響，因此存在較多的誤差影響因素；
[0007]2、需對X和Y方向的偏移分別進行測量，測量步驟較為繁瑣；
[0008]3、測量結(jié)果不夠直觀，不易于數(shù)字化處理，常常需要后期人為計算處理。
實用新型內(nèi)容
[0009]本實用新型提供了一種機床多運動軸平行度的檢測裝置，目的在于使操作簡便直觀，測量精度高，實現(xiàn)XY方向偏移同時測量，并有利于對多個平行運動軸平行度的實時監(jiān)測調(diào)整。
[0010]本實用新型提供的一種機床多運動軸平行度的檢測裝置，其特征在于，該裝置包括CCD測量系統(tǒng)，測量顯示系統(tǒng)和標(biāo)定板；CCD測量系統(tǒng)和標(biāo)定板使用時分別安裝于待檢測運動軸或基座上，CCD測量系統(tǒng)用于獲取標(biāo)定板的檢測圖像；測量顯示系統(tǒng)與CCD測量系統(tǒng)電信號連接，用于接收標(biāo)定板的檢測圖像，并用于對采集到的圖像信息處理及平行度計算。
[0011]所述CXD測量系統(tǒng)由CXD傳感器和工業(yè)顯微鏡頭連接構(gòu)成。
[0012]本實用新型通過運動軸組合運動后CCD測量觀測點偏移量來實現(xiàn)平行度測量，具體而言，本實用新型具有以下有益效果:
[0013]1.采用了 CXD圖像傳感裝置非接觸測量方式，測量顯示系統(tǒng)實時顯示目標(biāo)觀測點的位置偏移并計算出平行度結(jié)果，直觀方便快捷；
[0014]2.可以同時完成對兩平行運動軸之間X、Y方向的偏移量檢測；
[0015]3.觀測的基準(zhǔn)點可以是任何預(yù)先標(biāo)記的微小目標(biāo)，測量系統(tǒng)易于搭建。[0016]4.可根據(jù)測量精度要求采用不同放大倍率的工業(yè)顯微鏡，可獲得0.2um到數(shù)十微米的位置偏移檢測精度；
[0017]5.通過C⑶測量顯示系統(tǒng)可實現(xiàn)運動軸平行度實時監(jiān)測，使得平行度調(diào)整過程更為簡便可行。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為待檢測運動軸處于上限位時CXD測量系統(tǒng)觀測標(biāo)定板上基準(zhǔn)點的示意圖。
[0019]圖2為測量顯示系統(tǒng)上顯示的圖1所示意位置CXD測量系統(tǒng)采集到的圖像；
[0020]圖3為待檢測運動軸隨主運動軸向上運動H，CXD測量系統(tǒng)觀測標(biāo)定板上基準(zhǔn)點的示意圖。
[0021]圖4為待檢測運動軸向下運動H，CXD測量系統(tǒng)觀測標(biāo)定板上基準(zhǔn)點的示意圖。
[0022]圖5為圖4所示意位置時測量顯示系上觀察到的(XD采集圖像。
[0023]圖6為CXD測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖7為本實用新型的另一種具體實現(xiàn)方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0025]本實用新型裝置通過控制機床兩個或多個平行運動軸組合互補運動后，利用CCD檢測標(biāo)定板上觀測點的偏移量來實現(xiàn)多運動軸平行度檢測?；舅枷胧菍CD測量裝置固定在待檢測運動軸上，控制待檢測運動軸移動至上限位。主運動軸帶動待檢測運動軸向下運動使標(biāo)定板上的觀測點P清晰呈現(xiàn)在測量顯示系統(tǒng)上。水平移動標(biāo)定板使觀測點P與測量顯示系統(tǒng)上的中心基準(zhǔn)點O重合。主運動軸向上移動距離H，待檢測運動軸向下移動距離H，此時標(biāo)定板上的觀測點P顯示于測量顯示系統(tǒng)上點O’。通過計算測量顯示系統(tǒng)上O’和基準(zhǔn)點O之間的像素位置偏移并通過CCD的分辨率將像素偏移量轉(zhuǎn)化為真實的幾何位置偏移量，從而完成計算兩運動軸間平行度。
[0026]下面結(jié)合附圖對本實用新型的【具體實施方式】作進一步說明。在此需要說明的是，對于這些實施方式的說明用于幫助理解本實用新型，但并不構(gòu)成對本實用新型的限定。此夕卜，下面所描述的本實用新型各個實施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0027]如圖1所示，本實用新型提供的一種機床多運動軸平行度的檢測裝置包括CCD測量系統(tǒng)1，測量顯示系統(tǒng)6和標(biāo)定板5。CCD測量系統(tǒng)I和標(biāo)定板5使用時分別安裝于待檢測運動軸2或基座(如水平工作臺)上，CCD測量系統(tǒng)I用于獲取標(biāo)定板5的檢測圖像；測量顯示系統(tǒng)6與CCD測量系統(tǒng)I電信號連接，用于接收標(biāo)定板5的檢測圖像，并用于對采集到的圖像信息處理及平行度計算。
[0028]標(biāo)定板5為有一基準(zhǔn)點或十字中心線的平面板或類似裝置。如圖6所示，CXD測量系統(tǒng)由CXD傳感器7和工業(yè)顯微鏡頭8構(gòu)成，工業(yè)顯微鏡頭可以達到0.2um的檢測精度。
[0029]使用本實用新型裝置進行檢測工作過程為:
[0030]1.CXD測量系統(tǒng)I布置在待檢測運動軸上，并將測量顯示系統(tǒng)6與CXD測量系統(tǒng)I電信號連接，標(biāo)定板5布置在基座上。
[0031]如圖1所示，CXD測量系統(tǒng)I固定在待檢測運動軸2上，但CXD測量系統(tǒng)I可以布置在待檢測運動軸或基座上。
[0032]2.運動控制系統(tǒng)4控制待檢測運動軸2獨立向上移動到上限位，主運動軸3帶動待檢測運動軸2向下移動，使標(biāo)定板5的觀測點P落在CCD測量系統(tǒng)I的焦平面上，此時，測量顯示系統(tǒng)6會出現(xiàn)最為清晰的監(jiān)控畫面。
[0033]主運動軸3是指與待檢測運動軸2連接并帶動其移動的運動軸。
[0034]測量顯示系統(tǒng)6中出現(xiàn)清晰的標(biāo)定板5畫面，測量顯示系統(tǒng)6對機床上下運動距離進行實時反饋。
[0035]3.移動標(biāo)定板5使其觀測點P的第一成像點與測量顯示系統(tǒng)6的觀測中心O重合,如圖2所示。
[0036]4.主運動軸3帶動待檢測運動軸2 —起向上移動距離H，然后待檢測運動軸2再獨立向下移動距離H，如圖4所示。此時標(biāo)定板的觀測點P落在測量顯示系統(tǒng)6上第二成像點O’。如果O’和O點重合，則兩軸平行度，平行度最佳。如果O’和O點不重合，則說明兩軸之間存在一定的平行度誤差，更有甚者O’是一模糊成像點，則說明兩軸之間偏移量太大以至于組合互補運動后，觀測點超出了 CCD鏡頭景深范圍，此時可以微調(diào)主運動軸3，使得O’也能清晰成像。O’和O點在X、Y方向上多像素偏移量px，py越大則意味著兩軸平行度越差。如圖5所示。
[0037]H為待檢測運動軸2的運動上、下限位之間的距離。
[0038]5.通過成像點O’和O之間的像素偏移量及CXD分辨率計算O’和O之間幾何位置
偏移，進一步結(jié)合運動軸移動量H來計算兩軸間的平行度。
[0039]通過測量顯示系統(tǒng)6上點O’和O之間像素偏移量px、py及CXD采集圖像點像素分辨率r可以計算出O’和O之間幾何位置偏移dx、dy,其計算公式為:dx = px*r,dy = py*r
[0040]進一步結(jié)合運動軸移動量H來計算兩軸的平行度誤差可以表示為:
[0041]
【權(quán)利要求】
1.一種機床多運動軸平行度的檢測裝置，其特征在于，該裝置包括CCD測量系統(tǒng)，測量顯示系統(tǒng)和標(biāo)定板；CCD測量系統(tǒng)和標(biāo)定板使用時分別安裝于待檢測運動軸或水平工作臺上，CCD測量系統(tǒng)用于獲取標(biāo)定板的檢測圖像；測量顯示系統(tǒng)與CCD測量系統(tǒng)電信號連接，用于接收標(biāo)定板的檢測圖像，并用于對采集到的圖像信息處理及平行度計算。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機床多運動軸平行度的檢測裝置，其特征在于，所述CCD測量系統(tǒng)由CXD傳感器和工業(yè)顯微鏡頭連接構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機床多運動軸平行度的檢測裝置，其特征在于，所述標(biāo)定板為有一基準(zhǔn)點或十字中心線的平面板。
【文檔編號】B23Q17/00GK203650130SQ201320877977
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2013年12月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月27日
【發(fā)明者】蔣明, 王曦照, 曾曉雁, 段軍 申請人:華中科技大學(xué)