專利名稱：一種機(jī)床加工零件的在線測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機(jī)加工領(lǐng)域，涉及一種測量裝置，特別是一種機(jī)床加工零件的在線測
量裝置。
背景技術(shù)：
隨著人們對(duì)產(chǎn)品小型化、高性能等要求的 提高，產(chǎn)品零件的精度要求也越來越高。如果利用機(jī)床本身、同時(shí)結(jié)合現(xiàn)在測量技術(shù)來實(shí)現(xiàn)更高的精度，是現(xiàn)代機(jī)加工業(yè)所要解決的難題。由于機(jī)床的成本較高，直接對(duì)機(jī)床更新?lián)Q代會(huì)浪費(fèi)較大的人力物力和財(cái)力，因此人們通常希望在現(xiàn)有機(jī)床的條件下提高加工精度。例如對(duì)于汽車減震器里的粉末冶金零部件的模具加工，即活塞、壓縮閥座、壓縮閥體等模具零件的凡爾線，通常要求凡爾線上口尺寸公差為±0. 02mm，下口尺寸公差為±0. 02mm。采用電火花打法，電極損耗要3-4個(gè)，尺寸的精度不易保證，且凡爾線由于經(jīng)過放電加工，電極的損耗都會(huì)產(chǎn)生圓角，凡爾線做出來不是很美觀。而如果采用普通的車床加工，由于沒有較理想的檢測裝置，很難按圖紙加工出公差符合要求的產(chǎn)品，合格率很低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有的技術(shù)存在上述問題，提出了一種機(jī)床加工零件的在線
測量裝置。本發(fā)明的目的可通過下列技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)一種機(jī)床加工零件的在線測量裝置，所需測量的零件尺寸可通過測量所述零件的其中兩個(gè)特征點(diǎn)的距離得到，所述在線測量裝置包括拍攝單元，安裝在機(jī)床上并隨機(jī)床的工作臺(tái)移動(dòng)，用于對(duì)相對(duì)于工作臺(tái)靜止的零件進(jìn)行實(shí)時(shí)拍攝；圖像顯示單元，與所述拍攝單元連接并將所拍攝到的圖像實(shí)時(shí)地顯示出來；標(biāo)記單元,用來標(biāo)記圖像顯示單元的基準(zhǔn)坐標(biāo)點(diǎn)；測量單元，安裝在所述機(jī)床上并隨工作臺(tái)移動(dòng)，工作臺(tái)的移動(dòng)使得所述圖像顯示單元上顯示所述兩個(gè)特征點(diǎn)依次經(jīng)過所述基準(zhǔn)坐標(biāo)點(diǎn),測量此時(shí)工作臺(tái)的移動(dòng)距離；距離顯示單元，與所述測量單元連接并可視化顯示所測量的距離，所述距離即為所需測量的零件尺寸值。在上述的在線測量裝置中，所述拍攝單元包括CXD攝像機(jī)。在上述的在線測量裝置中，所述拍攝單元還包括與所述CXD攝像機(jī)連接的視頻采集卡。在上述的在線測量裝置中，所述圖像顯示單元包括電腦顯示器和將所述視頻采集卡采集到的圖像數(shù)字地顯示成圖像的軟件處理單元。在上述的在線測量裝置中，所述標(biāo)記單元為十字線發(fā)生器，所述十字線發(fā)生器生成的十字線位于所述圖像顯示單元的正中心。在上述的在線測量裝置中，所述測量單元為光柵尺。在上述的在線測量裝置中，所述測量單元包括沿機(jī)床X軸移動(dòng)測量的X軸光柵尺和沿機(jī)床I軸移動(dòng)測量的I軸光柵尺，測量精度為O. 001mm。在上述的在線測量裝置中，所述距離顯示單元為與所述光柵尺連接的數(shù)顯表。在上述的在線測量裝置中，所述機(jī)床加工零件為具有凡爾線以實(shí)現(xiàn)密封的閥體，所需測量的零件尺寸為各個(gè)凡爾線的直徑。在上述的在線測量裝置中，所需測量的零件尺寸的精度不高于所述測量單元的測
量精度。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明利用拍攝單元和圖像顯示單元使得待測零件的圖像清晰便于捕捉，操作人員可以依據(jù)圖像來找到所需測量的尺寸特征點(diǎn)，使機(jī)床工作臺(tái)在該特征點(diǎn)間移動(dòng)，并依靠用于機(jī)床的測量單元測量到移動(dòng)距離，即可得知零件的尺寸，具有操作簡單、測量精確、加工周期短等優(yōu)點(diǎn)。


圖I是本發(fā)明的機(jī)床加工零件的在線監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是其中一機(jī)床加工零件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是圖2所示零件在圖像顯示單元中所顯示的圖像。
具體實(shí)施例方式以下是本發(fā)明的具體實(shí)施例并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的描述，但本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例。本發(fā)明涉及一種機(jī)床加工零件的在線測量裝置，所謂在線測量，即零件通過機(jī)床加工完成后，不必取出或拿至實(shí)驗(yàn)室測量，直接在機(jī)床上即可測量該零件的各個(gè)尺寸，以判斷是否符合產(chǎn)品尺寸和加工精度的要求。這里的零件尺寸，是能直接表征零件的尺寸的參數(shù)，例如長、寬、高、直徑、槽深、槽寬等。例如測量直徑，可通過測量該零件的一條直徑的兩個(gè)端點(diǎn)(也即構(gòu)成直徑的兩個(gè)特征點(diǎn))的距離來測得。本發(fā)明的零件以閥體為例，以該閥體的起密封作用的凡爾線為所需測量的零件尺寸，來說明本發(fā)明的在線測量裝置的構(gòu)造、使用方法及其效果。零件6即閥體的結(jié)構(gòu)如圖2所示，其端面開有兩圈凡爾線，其中一圈凡爾線的設(shè)計(jì)尺寸如圖所示，上口尺寸公差為±0.02，下口尺寸公差為±0.02。要使加工出來的閥體符合圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求，需要對(duì)加工好的凡爾線進(jìn)行測量。由于凡爾線線寬不足3mm，直接利用游標(biāo)卡尺等測量工具是很難測量準(zhǔn)確的；而采用光柵尺，雖然有很高的精度，但是如何確定測量的起始點(diǎn)和終點(diǎn)，也是一個(gè)難題。鑒于此，本發(fā)明提出一種機(jī)床加工零件的在線測量裝置，用來測量零件的其中兩個(gè)特征點(diǎn)的距離從而獲得所要測量的零件尺寸。如圖I所示該測量裝置包括拍攝單元I、圖像顯示單元2、標(biāo)記單元3、測量單元以及距離顯示單元5。其中，拍攝單元I安裝在機(jī)床上并隨機(jī)床的工作臺(tái)移動(dòng)，用于對(duì)相對(duì)于工作臺(tái)靜止的零件6進(jìn)行實(shí)時(shí)拍攝。通常，工作臺(tái)在絲桿等傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的帶動(dòng)下可沿機(jī)床的X軸、y軸移動(dòng)。工作臺(tái)上安裝刀具，用來對(duì)零件6進(jìn)行加工。零件6則固定在機(jī)床的工件夾頭上相對(duì)靜止。拍攝單元I可以是任何能夠?qū)ξ矬w進(jìn)行拍攝成像的工具或設(shè)備，本發(fā)明中優(yōu)選CCD攝像機(jī)，當(dāng)然還可以是電腦攝像頭、數(shù)碼相機(jī)等。當(dāng)然，為了便于將CCD攝像機(jī)所拍攝到的圖像轉(zhuǎn)入電腦中，還需要配置與所述CXD攝像機(jī)連接的視頻采集卡。視頻采集卡將圖像轉(zhuǎn)為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸入給電腦，電腦通過運(yùn)行相應(yīng)的軟件處理單元將這些數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為可視化的圖像，并通過電腦顯示器顯示出來。因此，電腦、上述軟件處理單元以及電腦顯示器則構(gòu)成了圖像顯示單元2，用來與拍攝單元I連接并將所拍攝到的圖像實(shí)時(shí)地顯示出來。為了使電腦顯示器上顯示的凡爾線更清晰更容易辨認(rèn)，優(yōu)選在拍攝單元前增加圖像放大單元例如放大鏡，使拍攝單元采集到的是放大后的凡爾線的圖像，以便操作者更好更容易地從電腦顯示器所顯示的圖像上辨認(rèn)出凡爾線的上口、下口。
圖像顯示單元2所顯示的凡爾線如圖3所示，從圖上將可以清晰地看出兩條凡爾線以及每條凡爾線的上口、下口共四條輪廓線。那么，如何測量這四條輪廓線的尺寸并判斷其加工精度是否符合要求，就需要依靠下面要講到的標(biāo)記單元、測量單元和距離顯示單元。標(biāo)記單元3如圖I、圖3所示,用來標(biāo)記圖像顯示單元2的基準(zhǔn)坐標(biāo)點(diǎn)，該基準(zhǔn)坐標(biāo)點(diǎn)可以是電腦顯示器或其他任意適用于本發(fā)明的顯示屏上的任一點(diǎn)，只要通過一定的符號(hào)或圖形將該點(diǎn)顯示出來即可，且該點(diǎn)是相對(duì)于顯示屏靜止的參照點(diǎn)。常用的標(biāo)記單元3是十字線發(fā)生器，本實(shí)施例中十字線發(fā)生器生成的十字線的交點(diǎn)P位于所述圖像顯示單元的正中心。當(dāng)然，交點(diǎn)P也可以位于顯示屏上其他任一點(diǎn)，可根據(jù)實(shí)際需要設(shè)定。因此，當(dāng)拍攝單元I隨著工作臺(tái)沿X軸和y軸移動(dòng)時(shí)，所拍攝到的圖像也將在顯示屏上移動(dòng)。如果需要測量凡爾線的尺寸，只需測定四條輪廓線的直徑即可，以圖中OpO2K在的一條上口輪廓線為例，要測量該輪廓線的直徑，只需測量構(gòu)成該輪廓線的兩個(gè)特征點(diǎn)、即在同一條直徑上的兩個(gè)端點(diǎn)OpO2之間的距離即可。移動(dòng)工作臺(tái)及拍攝單元1，圖像隨之移動(dòng)，使得自端點(diǎn)O2經(jīng)過基準(zhǔn)坐標(biāo)點(diǎn)P時(shí)起至端點(diǎn)O1經(jīng)過P點(diǎn)并測量此間工作臺(tái)移動(dòng)的距離，即可得知該輪廓線的直徑。上述工作臺(tái)的移動(dòng)距離，依靠測量單元來測得。本實(shí)施例中，測量單元為光柵尺，包括沿機(jī)床X軸移動(dòng)測量的X軸光柵尺4和沿機(jī)床y軸移動(dòng)測量的y軸光柵尺41，測量精度為O. 001mm。x軸光柵尺4的移動(dòng)端安裝在工作臺(tái)上，y軸光柵尺41的移動(dòng)端則安裝在x軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上。距離顯示單元5與測量單元連接并可視化顯示所測量的距離，所述距離即為所需測量的零件尺寸值。這里在測量時(shí)，當(dāng)端點(diǎn)O2與P點(diǎn)重合，設(shè)定此時(shí)距離為O ;移動(dòng)工作臺(tái)使得O1點(diǎn)與P點(diǎn)重合，讀取距離顯示單元5上的數(shù)據(jù)，即可上述凡爾線的上口輪廓線的直徑。由于光柵尺的精度為O. OOlmm,而凡爾線上口、下口尺寸公差為±0. 02mm,因此能
夠準(zhǔn)確地測量出該凡爾線的加工精度是否符合圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求，并及時(shí)對(duì)不符合要求的零件進(jìn)行返工，從而提高產(chǎn)品合格率。因此，要獲得準(zhǔn)確的測量并達(dá)到預(yù)期的精度要求，顯然，所需測量的零件尺寸的精度不能高于所述測量單元的測量精度。同理，本發(fā)明不僅可用來測量凡爾線，還可用來測量零件的高度、長度、寬度等各個(gè)尺寸。本發(fā)明利用拍攝單元和圖像顯示單元使得待測零件的圖像清晰便于捕捉，操作人員可以依據(jù)圖像來找到所需測量的尺寸特征點(diǎn)，使機(jī)床工作臺(tái)在該特征點(diǎn)間移動(dòng)，并依靠用于機(jī)床的測量單元測量到移動(dòng)距離，即可得知零件的尺寸，具有操作簡單、測量精確、力口工周期短等優(yōu)點(diǎn)。本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明精神作舉例說明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，但并不會(huì)偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。盡管本文較多地使用了拍攝單元、標(biāo)記單元、凡爾線、機(jī)床加工等術(shù)語，但并不排 除使用其它術(shù)語的可能性。使用這些術(shù)語僅僅是為了更方便地描述和解釋本發(fā)明的本質(zhì)；把它們解釋成任何一種附加的限制都是與本發(fā)明精神相違背的。
權(quán)利要求
1.一種機(jī)床加工零件的在線測量裝置，所需測量的零件尺寸可通過測量所述零件的其中兩個(gè)特征點(diǎn)的距離得到，其特征在于，所述在線測量裝置包括 拍攝單元，安裝在機(jī)床上并隨機(jī)床的工作臺(tái)移動(dòng)，用于對(duì)相對(duì)于工作臺(tái)靜止的零件進(jìn)打?qū)崟r(shí)拍攝； 圖像顯示單元，與所述拍攝單元連接并將所拍攝到的圖像實(shí)時(shí)地顯示出來； 標(biāo)記單元，用來標(biāo)記圖像顯示單元的基準(zhǔn)坐標(biāo)點(diǎn)； 測量單元，安裝在所述機(jī)床上并隨工作臺(tái)移動(dòng)，工作臺(tái)的移動(dòng)使得所述圖像顯示單元上顯示所述兩個(gè)特征點(diǎn)依次經(jīng)過所述基準(zhǔn)坐標(biāo)點(diǎn)，測量此時(shí)工作臺(tái)的移動(dòng)距離； 距離顯示單元，與所述測量單元連接并可視化顯示所測量的距離，所述距離即為所需測量的零件尺寸值。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種機(jī)床加工零件的在線測量裝置，其特征在于，所述拍攝單元包括(XD攝像機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種機(jī)床加工零件的在線測量裝置，其特征在于，所述拍攝單元還包括與所述(XD攝像機(jī)連接的視頻采集卡。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種機(jī)床加工零件的在線測量裝置，其特征在于，所述圖像顯示單元包括電腦顯示器和將所述視頻采集卡采集到的圖像數(shù)字地顯示成圖像的軟件處理單元。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種機(jī)床加工零件的在線測量裝置，其特征在于，所述標(biāo)記單元為十字線發(fā)生器，所述十字線發(fā)生器生成的十字線位于所述圖像顯示單元的正中心。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種機(jī)床加工零件的在線測量裝置，其特征在于，所述測量單元為光柵尺。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種機(jī)床加工零件的在線測量裝置，其特征在于，所述測量單元包括沿機(jī)床X軸移動(dòng)測量的X軸光柵尺和沿機(jī)床y軸移動(dòng)測量的y軸光柵尺，測量精度為 0. 001mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種機(jī)床加工零件的在線測量裝置，其特征在于，所述距離顯示單元為與所述光柵尺連接的數(shù)顯表。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種機(jī)床加工零件的在線測量裝置，其特征在于，所述機(jī)床加工零件為具有凡爾線以實(shí)現(xiàn)密封的閥體，所需測量的零件尺寸為各個(gè)凡爾線的直徑。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種機(jī)床加工零件的在線測量裝置，其特征在于，所需測量的零件尺寸的精度不高于所述測量單元的測量精度。
全文摘要
本發(fā)明提供了機(jī)床加工零件的在線測量裝置，屬于機(jī)械加工技術(shù)領(lǐng)域。它解決了現(xiàn)有的機(jī)床加工時(shí)不能測量零件尺寸的問題。本測量裝置包括拍攝單元，安裝在機(jī)床上并隨機(jī)床的工作臺(tái)移動(dòng)，用于對(duì)相對(duì)于工作臺(tái)靜止的零件進(jìn)行實(shí)時(shí)拍攝；圖像顯示單元，與拍攝單元連接并將所拍攝到的圖像實(shí)時(shí)地顯示出來；標(biāo)記單元，用來標(biāo)記圖像顯示單元的基準(zhǔn)坐標(biāo)點(diǎn)；測量單元，安裝在所述機(jī)床上并隨工作臺(tái)移動(dòng)，工作臺(tái)的移動(dòng)使得所述圖像顯示單元上顯示所述兩個(gè)特征點(diǎn)依次經(jīng)過所述基準(zhǔn)坐標(biāo)點(diǎn)，測量此時(shí)工作臺(tái)的移動(dòng)距離；距離顯示單元，與測量單元連接并可視化顯示所測量的距離，所述距離即為所需測量的零件尺寸值。本在線測量裝置具有精度高、操作簡單的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B23Q17/20GK102773768SQ20121027377
公開日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2012年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月29日
發(fā)明者鄔建堯 申請(qǐng)人:寧波瑞豐汽車零部件有限公司