一種五軸數(shù)控機(jī)床旋轉(zhuǎn)軸誤差的檢測(cè)設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種數(shù)控機(jī)床誤差的檢測(cè)設(shè)備，尤其涉及一種五軸數(shù)控機(jī)床旋轉(zhuǎn)軸誤差的檢測(cè)設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]五軸數(shù)控機(jī)床是復(fù)雜曲面類零件的理想加工設(shè)備，對(duì)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(jī)轉(zhuǎn)子、船用螺旋槳、大型柴油機(jī)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(guó)制造業(yè)發(fā)展水平。五軸數(shù)控機(jī)床一般是在三個(gè)線性軸的基礎(chǔ)上，增加兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸。增加的旋轉(zhuǎn)軸提升了機(jī)床的柔性，進(jìn)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(shí)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(guò)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(shí)變的特點(diǎn)。據(jù)研究表明，旋轉(zhuǎn)軸的幾何誤差對(duì)加工精度具有顯著的影響。如何對(duì)旋轉(zhuǎn)臺(tái)誤差進(jìn)行快速、高效的測(cè)量，為機(jī)床誤差補(bǔ)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(duì)于旋轉(zhuǎn)軸誤差的測(cè)量目前還沒(méi)有直接、統(tǒng)一的方法，主要以綜合誤差測(cè)量為主。國(guó)內(nèi)外研究人員進(jìn)行了大量的研究工作。主要采用的測(cè)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(jià)格便宜，應(yīng)用最為廣泛，但測(cè)量時(shí)的安裝、調(diào)整復(fù)雜，測(cè)量效率低下，人員經(jīng)驗(yàn)要求高。激光跟蹤儀，測(cè)量方便快捷，但價(jià)格昂貴。R-test設(shè)備為接觸式測(cè)量，對(duì)測(cè)量條件要求高，測(cè)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(cè)量過(guò)程復(fù)雜。另外，實(shí)用新型專利CN 103323229A提出了一種“基于機(jī)器視覺(jué)的五軸數(shù)控機(jī)床旋轉(zhuǎn)軸誤差測(cè)量方法”通過(guò)一套獨(dú)立的單目圖像采集系統(tǒng)和多組同心圓矩形陣列實(shí)現(xiàn)五軸誤差的測(cè)量，測(cè)量方法采用非接觸測(cè)量，測(cè)量過(guò)程簡(jiǎn)單，但要求單目相機(jī)的成像面與測(cè)量標(biāo)志所在面要平行，檢測(cè)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(jī)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(guò)激光干涉儀進(jìn)行直接測(cè)量和補(bǔ)償，因此基于數(shù)控機(jī)床自身的在機(jī)測(cè)量系統(tǒng)正成為旋轉(zhuǎn)軸誤差高效、便攜測(cè)量的理想工具。IBAEAKIS.等人基于三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)方塊利用接觸式在機(jī)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行五軸機(jī)床旋轉(zhuǎn)軸誤差的綜合測(cè)量。BIQZ等人則基于單個(gè)標(biāo)準(zhǔn)方塊利用觸發(fā)式在機(jī)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行五軸機(jī)床旋轉(zhuǎn)軸誤差的綜合測(cè)量。Erkan T等人基于多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)球利用觸發(fā)式在機(jī)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行五軸機(jī)床誤差失真程度的分析。然而這些在機(jī)測(cè)量系統(tǒng)屬于接觸式測(cè)量，測(cè)量效率不高，局限了采用點(diǎn)數(shù)量。綜上所述，現(xiàn)有的旋轉(zhuǎn)軸誤差測(cè)量方法均有不足。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]為解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種五軸數(shù)控機(jī)床旋轉(zhuǎn)軸誤差的檢測(cè)設(shè)備。本實(shí)用新型融合機(jī)器視覺(jué)非接觸式測(cè)量，具有效率高、測(cè)量過(guò)程簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，標(biāo)準(zhǔn)球具有各向同性、安裝布局方便的特點(diǎn)，以及在機(jī)測(cè)量技術(shù)實(shí)現(xiàn)與機(jī)床自身的無(wú)縫集成，安裝便捷、定位精準(zhǔn)的優(yōu)勢(shì)，使得高度非線性旋轉(zhuǎn)軸綜合誤差的測(cè)量效率高、精度好、操作簡(jiǎn)單。
[0006]為達(dá)到上述技術(shù)效果，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:
[0007]—種五軸數(shù)控機(jī)床旋轉(zhuǎn)軸誤差的檢測(cè)設(shè)備，包括雙目機(jī)器視覺(jué)非接觸式測(cè)量頭和可調(diào)位置的標(biāo)準(zhǔn)球裝置;所述雙目機(jī)器視覺(jué)非接觸式測(cè)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(gè)側(cè)邊分別安裝有相機(jī)，兩臺(tái)相機(jī)相互垂直安裝;相機(jī)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與計(jì)算機(jī)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(xiāo)，調(diào)節(jié)柱內(nèi)側(cè)設(shè)有豎向?qū)Р酆团c導(dǎo)向銷(xiāo)配合的定位導(dǎo)軌槽。
[0008]進(jìn)一步的改進(jìn)，所述連接柄為與五軸數(shù)控機(jī)床的主軸刀座配合的標(biāo)準(zhǔn)刀柄。
[0009]進(jìn)一步的改進(jìn)，所述相機(jī)為CCD相機(jī);相機(jī)的分辨率不低于1000萬(wàn)像素。
[0010]進(jìn)一步的改進(jìn)，所述定位導(dǎo)軌槽為多個(gè)，定位導(dǎo)軌槽上下并列設(shè)置。
[0011]進(jìn)一步的改進(jìn)，所述L形安裝架上設(shè)有加強(qiáng)筋。
[0012]進(jìn)一步的改進(jìn)，所述定位導(dǎo)軌槽為楔形槽，定位導(dǎo)軌槽沿順時(shí)針?lè)较蛑饾u向上螺旋，導(dǎo)向銷(xiāo)為與定位導(dǎo)軌槽配合的楔形。
[0013]本實(shí)用新型融合機(jī)器視覺(jué)非接觸式測(cè)量，具有效率高、測(cè)量過(guò)程簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，標(biāo)準(zhǔn)球具有各向同性、安裝布局方便的特點(diǎn)，以及在機(jī)測(cè)量技術(shù)實(shí)現(xiàn)與機(jī)床自身的無(wú)縫集成，安裝便捷、定位精準(zhǔn)的優(yōu)勢(shì)，使得高度非線性旋轉(zhuǎn)軸綜合誤差的測(cè)量效率高、精度好、操作簡(jiǎn)單。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為雙目機(jī)器視覺(jué)非接觸式測(cè)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(shí)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(jī)，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(xiāo)，9.定位導(dǎo)軌槽，10.加強(qiáng)筋，11.雙目機(jī)器視覺(jué)非接觸式測(cè)量頭，12.可調(diào)位置的標(biāo)準(zhǔn)球裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0019]實(shí)施例1
[0020]如圖1和圖2所示的一種五軸數(shù)控機(jī)床旋轉(zhuǎn)軸誤差的檢測(cè)設(shè)備，包括雙目機(jī)器視覺(jué)非接觸式測(cè)量頭11和可調(diào)位置的標(biāo)準(zhǔn)球裝置12;所述雙目機(jī)器視覺(jué)非接觸式測(cè)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(gè)側(cè)邊分別安裝有相機(jī)3，兩臺(tái)相機(jī)3相互垂直安裝;相機(jī)3通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與計(jì)算機(jī)相連。這樣采集的圖像能實(shí)時(shí)通過(guò)無(wú)線通信模塊傳輸?shù)接?jì)算機(jī)上進(jìn)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(xiāo)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(xiāo)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(jī)床的主軸刀座上，以實(shí)現(xiàn)測(cè)量系統(tǒng)與機(jī)床本體的無(wú)縫集成，利用機(jī)床直線軸能帶動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)的精確定位。所述相機(jī)3為CCD相機(jī)；相機(jī)3的分辨率優(yōu)選不低于1000萬(wàn)像素。定位導(dǎo)軌槽9為多個(gè)，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(qiáng)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(shí)針?lè)较蛑饾u向上螺旋，導(dǎo)向銷(xiāo)(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(xiāo)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(xiāo)剛好落在豎向?qū)Р蹠r(shí)，可實(shí)現(xiàn)上下位置的調(diào)整。當(dāng)調(diào)整到合適高度時(shí)，反向旋轉(zhuǎn)以實(shí)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(jī)床直線軸能帶動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)的精確定位，檢測(cè)旋轉(zhuǎn)軸的誤差。((圖中B軸旋轉(zhuǎn)時(shí)存在的誤差，會(huì)使運(yùn)動(dòng)鏈不會(huì)閉合，進(jìn)而通過(guò)運(yùn)動(dòng)鏈將B軸的誤差同樣反映到測(cè)量結(jié)果上)。
[0025]具體為:將雙目機(jī)器視覺(jué)非接觸式測(cè)量頭11安裝到五軸數(shù)控機(jī)床的主軸刀座上；將磁力基座4吸附到五軸數(shù)控機(jī)床的工作臺(tái)面上，調(diào)整雙目機(jī)器視覺(jué)非接觸式測(cè)量頭11，使標(biāo)準(zhǔn)球6的中心處在兩臺(tái)相機(jī)3中軸線的交點(diǎn)上，然后轉(zhuǎn)動(dòng)兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸，五軸數(shù)控機(jī)床的三個(gè)直線軸能帶動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)的精確定位，啟動(dòng)五軸數(shù)控機(jī)床的隨動(dòng)功能，使相機(jī)的焦點(diǎn)跟隨標(biāo)準(zhǔn)球的理論球心相對(duì)不運(yùn)動(dòng)，兩臺(tái)相機(jī)中軸線的交點(diǎn)為標(biāo)準(zhǔn)球圓心的理論位置;在運(yùn)動(dòng)過(guò)程采集標(biāo)準(zhǔn)球的投影圓圖像，計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)球球心的實(shí)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(shí)際位置的綜合誤差。
[0026]以上實(shí)例的說(shuō)明只是用于幫助理解本實(shí)用新型的核心思想；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本實(shí)用新型的思想，在【具體實(shí)施方式】及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說(shuō)明書(shū)內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種五軸數(shù)控機(jī)床旋轉(zhuǎn)軸誤差的檢測(cè)設(shè)備，其特征在于，包括雙目機(jī)器視覺(jué)非接觸式測(cè)量頭(11)和可調(diào)位置的標(biāo)準(zhǔn)球裝置(12);所述雙目機(jī)器視覺(jué)非接觸式測(cè)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(gè)側(cè)邊分別安裝有相機(jī)(3)，兩臺(tái)相機(jī)(3)相互垂直安裝;相機(jī)(3)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與計(jì)算機(jī)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(xiāo)(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(xiāo)(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(jī)床旋轉(zhuǎn)軸誤差的檢測(cè)設(shè)備，其特征在于，所述連接柄(2)為與五軸數(shù)控機(jī)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(jī)床旋轉(zhuǎn)軸誤差的檢測(cè)設(shè)備，其特征在于，所述相機(jī)(3)為CCD相機(jī);相機(jī)(3)的分辨率不低于1000萬(wàn)像素。4.如權(quán)利要求1所述的五軸數(shù)控機(jī)床旋轉(zhuǎn)軸誤差的檢測(cè)設(shè)備，其特征在于，所述定位導(dǎo)軌槽(9)為多個(gè)，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(jī)床旋轉(zhuǎn)軸誤差的檢測(cè)設(shè)備，其特征在于，所述L形安裝架(I)上設(shè)有加強(qiáng)筋(10)。6.如權(quán)利要求1所述的五軸數(shù)控機(jī)床旋轉(zhuǎn)軸誤差的檢測(cè)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(shí)針?lè)较蛑饾u向上螺旋，導(dǎo)向銷(xiāo)(8)為與定位導(dǎo)軌槽(9)配合的楔形。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種五軸數(shù)控機(jī)床旋轉(zhuǎn)軸誤差的檢測(cè)設(shè)備，包括雙目機(jī)器視覺(jué)非接觸式測(cè)量頭和可調(diào)位置的標(biāo)準(zhǔn)球裝置；雙目機(jī)器視覺(jué)非接觸式測(cè)量頭包括L形安裝架，L形安裝架上設(shè)有連接柄和相機(jī)；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(jī)床直線軸能帶動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)的精確定位，檢測(cè)旋轉(zhuǎn)軸的誤差。本實(shí)用新型融合機(jī)器視覺(jué)非接觸式測(cè)量，具有效率高、測(cè)量過(guò)程簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，標(biāo)準(zhǔn)球具有各向同性、安裝布局方便的特點(diǎn)，以及在機(jī)測(cè)量技術(shù)實(shí)現(xiàn)與機(jī)床自身的無(wú)縫集成，安裝便捷、定位精準(zhǔn)的優(yōu)勢(shì)，使得高度非線性旋轉(zhuǎn)軸綜合誤差的測(cè)量效率高、精度好、操作簡(jiǎn)單。
【IPC分類】B23Q17/24, B23Q17/00
【公開(kāi)號(hào)】CN205342667
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201521045625
【發(fā)明人】葉建華, 黃衛(wèi)東
【申請(qǐng)人】福建工程學(xué)院
【公開(kāi)日】2016年6月29日
【申請(qǐng)日】2015年12月15日