1.一種非接觸式車(chē)削工件的在線測(cè)量裝置,其特征在于:包括:
機(jī)床;
主軸,裝接在機(jī)床;
卡盤(pán),裝接在主軸且可通過(guò)主軸帶動(dòng)旋轉(zhuǎn);
工件,裝接在卡盤(pán)且可通過(guò)卡盤(pán)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn),且工件的旋轉(zhuǎn)軸線沿第一方向布置;
導(dǎo)軌,沿第一方向布置,裝接在機(jī)床;
位置調(diào)整機(jī)構(gòu),滑動(dòng)裝接在導(dǎo)軌且可在導(dǎo)軌上沿第一方向往復(fù)滑動(dòng);
刀架,裝接在位置調(diào)整機(jī)構(gòu)且可通過(guò)該位置調(diào)整機(jī)構(gòu)沿第二方向往復(fù)滑動(dòng);
激光位移傳感器,裝接在刀架,其測(cè)量方向可調(diào)并可與工件相對(duì),該激光位移傳感器的測(cè)量精度優(yōu)于20nm,最大采樣頻率不低于350kHz;
通過(guò)主軸帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn),通過(guò)激光位移傳感器沿第一方向滑動(dòng)并對(duì)工件側(cè)面的點(diǎn)進(jìn)行掃描和采集位置數(shù)據(jù)和/或通過(guò)激光位移傳感器沿第二方向滑動(dòng)并對(duì)工件端面的點(diǎn)進(jìn)行掃描和采集位置數(shù)據(jù),處理工件側(cè)面和/或端面的點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)得到工件的3D數(shù)字模型。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式車(chē)削工件的在線測(cè)量裝置,其特征在于:所述第一方向與第二方向相互垂直。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式車(chē)削工件的在線測(cè)量裝置,其特征在于:所述位置調(diào)整機(jī)構(gòu)為中滑板。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式車(chē)削工件的在線測(cè)量裝置,其特征在于:所述激光位移傳感器的測(cè)量精度優(yōu)于10nm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式車(chē)削工件的在線測(cè)量裝置,其特征在于:所述激光位移傳感器的最大采樣頻率不低于392kHz。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式車(chē)削工件的在線測(cè)量裝置,其特征在于:所述激光位移傳感器螺接在所述刀架的刀柄卡槽。
7.一種利用權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的非接觸式車(chē)削工件的在線測(cè)量裝置的在線測(cè)量方法,其特征在于:包括:
1)將激光位移傳感器的激光發(fā)射方向調(diào)整為沿第二方向發(fā)射;調(diào)整工件和激光位移傳感器的位置,確定側(cè)面測(cè)量起始點(diǎn),并使工件的側(cè)面均位于激光位移傳感器的量程范圍內(nèi);
和/或,
將激光位移傳感器的激光發(fā)射方向調(diào)整為沿第一方向發(fā)射;調(diào)整工件和激光位移傳感器的位置,確定端面測(cè)量起始點(diǎn),并使工件的端面均位于激光位移傳感器的量程范圍內(nèi);
2)啟動(dòng)主軸,通過(guò)卡盤(pán)帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn),激光位移傳感器由側(cè)面測(cè)量起始點(diǎn)出發(fā),在導(dǎo)軌上沿第一方向滑動(dòng),由工件側(cè)面外圍向工件進(jìn)給,并對(duì)工件側(cè)面進(jìn)行掃描并采集工件側(cè)面的點(diǎn)的位置數(shù)據(jù);
和/或,
啟動(dòng)主軸,通過(guò)卡盤(pán)帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn),激光位移傳感器由端面測(cè)量起始點(diǎn)出發(fā),通過(guò)位置調(diào)整機(jī)構(gòu)沿第二方向滑動(dòng),由工件端面外圍向工件進(jìn)給至工件回轉(zhuǎn)中心,并對(duì)工件端面進(jìn)行掃描并采集工件端面的點(diǎn)的位置數(shù)據(jù);
3)測(cè)量工件側(cè)面后,結(jié)合工件側(cè)面的點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)得到工件側(cè)面的點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)和分布規(guī)律,從而得到工件側(cè)面的3D數(shù)字模型;
和/或,
測(cè)量工件端面后,結(jié)合工件端面的點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)得到工件端面的點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)和分布規(guī)律,從而得到工件端面的3D數(shù)字模型。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的在線測(cè)量方法,其特征在于:測(cè)量工件側(cè)面時(shí),需在工件未加工區(qū)域車(chē)削一段外圓柱面作為側(cè)面測(cè)量的標(biāo)定基準(zhǔn)面。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的在線測(cè)量方法,其特征在于:所述步驟1)中,側(cè)面測(cè)量起始點(diǎn)與工件在第一方向上的最近距離為3~5mm;端面測(cè)量起始點(diǎn)與工件在第二方向上的最近距離為3~5mm。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的在線測(cè)量方法,其特征在于:同時(shí)測(cè)量工件的側(cè)面和端面后,通過(guò)拼接縫合工件側(cè)面和端面的3D數(shù)字模型,得到工件整體的3D數(shù)字模型。