專利名稱：一種凸輪輪廓檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種凸輪輪廓檢測(cè)裝置。
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(cè)凸輪，并正確處理、評(píng)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?jī)x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(duì)如何提高凸輪加工精度的檢測(cè)精度和效率，是本領(lǐng)域要解決的技術(shù)難題。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、檢測(cè)精度和效率較高的凸輪輪廓檢測(cè)裝置。為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種凸輪輪廓檢測(cè)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(tái)、水平設(shè)于數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)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(cè)量頭、用于測(cè)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(cè)凸輪的旋轉(zhuǎn)角度的編碼器、以及用于控制所述數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)和直線電機(jī)動(dòng)作的工控機(jī)；工控機(jī)同時(shí)根據(jù)所述激光測(cè)量頭、光柵尺位移傳感器和編碼器測(cè)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(tái)和直線電機(jī)動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)控制卡，與所述激光測(cè)量頭相連的用于實(shí)時(shí)檢測(cè)激光測(cè)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。進(jìn)一步，所述數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)與一轉(zhuǎn)臺(tái)電機(jī)傳動(dòng)相連，所述運(yùn)動(dòng)控制卡通過一轉(zhuǎn)臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器控制轉(zhuǎn)臺(tái)電機(jī)的動(dòng)作；運(yùn)動(dòng)控制卡同時(shí)通過一直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)器控制直線電機(jī)動(dòng)作。本實(shí)用新型具有積極的效果(1)本實(shí)用新型的凸輪輪廓檢測(cè)裝置采用非接觸測(cè)量方法，激光測(cè)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(cè)量過程中測(cè)量頭無機(jī)械磨損，與其它接觸式測(cè)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(cè)量頭，在其線性度不變的條件下，測(cè)量誤差小。激光測(cè)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(cè)量精度、更高性價(jià)比；(2)為了保證激光測(cè)量頭始終在量程范圍內(nèi)測(cè)量，即保證測(cè)量頭與凸輪輪廓距離在量程起點(diǎn)和量程終點(diǎn)之間，本實(shí)用新型采用數(shù)控插補(bǔ)方法，使凸輪旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與激光測(cè)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(cè)，心軸在在圓周方向零點(diǎn)由編碼器零位脈沖確定。
圖1為本實(shí)用新型的凸輪輪廓檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1中的凸輪輪廓檢測(cè)裝置的未安裝凸輪時(shí)的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
見圖1-2，本實(shí)施例的凸輪輪廓檢測(cè)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(tái)1、水平設(shè)于數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)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(cè)量頭2、用于測(cè)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(cè)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(tái)1和直線電機(jī)3動(dòng)作，并根據(jù)所述激光測(cè)量頭2、光柵尺位移傳感器4和編碼器5測(cè)得的數(shù)據(jù)得出凸輪10的外輪廓數(shù)據(jù)。所述工控機(jī)包括用于實(shí)時(shí)控制所述數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)1和直線電機(jī)3動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)控制卡， 與所述激光測(cè)量頭2相連的用于實(shí)時(shí)檢測(cè)激光測(cè)量頭2與凸輪10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4和編碼器5相連的編碼器計(jì)數(shù)卡，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，以及經(jīng)顯卡與所述系統(tǒng)總線相連的用于顯示和對(duì)比凸輪10的外輪廓數(shù)據(jù)的LCD。所述數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)1 與一轉(zhuǎn)臺(tái)電機(jī)6傳動(dòng)相連，運(yùn)動(dòng)控制卡通過一轉(zhuǎn)臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器控制轉(zhuǎn)臺(tái)電機(jī)6的動(dòng)作，進(jìn)而控制所述數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)1的動(dòng)作；運(yùn)動(dòng)控制卡同時(shí)通過一直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)器控制直線電機(jī)3動(dòng)作。在所述凸輪10的旋轉(zhuǎn)角度為θ i時(shí)，測(cè)得的凸輪10的外輪廓與激光測(cè)量頭2的間距即第一間距測(cè)量值為‘；同時(shí)， 光柵尺位移傳感器4測(cè)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 I的間距即第二間距測(cè)量值為“，i=l, 2，3…η ；η為凸輪10旋轉(zhuǎn)一周的過程中檢測(cè)所述第
一、第二間距測(cè)量值‘、“的次數(shù)，η可根據(jù)凸輪測(cè)量角度間隔大小確定，例如180、360、 720等，η越大，測(cè)得的凸輪10的外輪廓數(shù)據(jù)越精確；0° ( θ ,<360°，θ i+1-θ i= θ r θ ^10為提高對(duì)凸輪加工精度要求較高部位(如凸輪的凸起部的外輪廓數(shù)據(jù))的檢測(cè)精度，同時(shí)盡量確保檢測(cè)效率，可設(shè)置在檢測(cè)該部位時(shí)，降低9^和QiW差值。若已知凸輪10的外輪廓數(shù)據(jù)= ρ(β),則所述凸輪輪廓檢測(cè)裝置的檢測(cè)方法包括Α、將激光測(cè)量頭2與心軸1-1的外圓的間距即第一間距/卩控制在激光測(cè)量頭2的量程內(nèi)(最佳的實(shí)施方式為第一間距?？刂圃诩す鉁y(cè)量頭2的量程中點(diǎn)附近，因?yàn)樵诹砍讨悬c(diǎn)附近的測(cè)量精確度最高)，然后檢測(cè)并記錄所述第一間距/〃.，同時(shí)檢測(cè)并記錄所述動(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(cè)量頭2相對(duì)凸輪10的外輪廓按照ρ = ρ(θ) +丨〃的軌跡運(yùn)動(dòng)；同時(shí)，控制所述
第一間距測(cè)量值‘始終處于激光測(cè)量頭2的量程內(nèi)(最佳的實(shí)施方式為第一間距‘控制在激光測(cè)量頭2的量程中點(diǎn)附近，因?yàn)樵诹砍讨悬c(diǎn)附近的測(cè)量精確度最高；)，并獲取與凸輪10的旋轉(zhuǎn)角度Qi相對(duì)應(yīng)的所述第一、第二間距測(cè)量值‘、‘； C、由心軸直徑.0 d和所述‘、/_、‘、“，計(jì)算出凸輪10的極徑測(cè)量^D、將所述極徑測(cè)量值Pi (ft)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。若未知凸輪10的外輪廓數(shù)據(jù)P = ρ(θ),則所述凸輪輪廓檢測(cè)裝置的檢測(cè)方法包括a、將激光測(cè)量頭2與心軸1-1的外圓的間距即第一間距控制在激光測(cè)量頭2的量程內(nèi)，然后檢測(cè)并記錄所述第一間距同時(shí)檢測(cè)并記錄所述動(dòng)子3-1在水平方向與所述硬零位的間距即第二間距‘δ ；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(cè)量頭2測(cè)得的所述第一間距測(cè)量值為hi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(cè)量值‘始終處于激光測(cè)量頭2的量程內(nèi)，并獲取與凸輪10的旋轉(zhuǎn)角度Qi相對(duì)應(yīng)的所述第一、第二間距測(cè)量值‘、‘；C、由心軸直徑0 d和所述/”、/%.、‘、Zyf，計(jì)算出凸輪10的外輪廓數(shù)據(jù)，也即
極徑測(cè)量值/ΜΛ)PiWl = ^d-Im)。上述激光測(cè)量頭2可選擇德國(guó)的raiMUS 1000-2型基于PC機(jī)的高精度激光位移傳感器，其主要性能指標(biāo)為量程2mm，量程起點(diǎn)16mm，量程終點(diǎn)20mm，量程中點(diǎn)18mm ；線性度1 μ m，分辨率0. 2 μ m ；光斑直徑35 μ m。光柵尺位移傳感器是有標(biāo)尺光柵和光柵讀數(shù)頭兩部分組成。標(biāo)尺光柵固定在直線電機(jī)3的動(dòng)子3-1上，光柵讀數(shù)頭裝直線電機(jī)3的定子3-2上。本實(shí)施例的光柵尺位移傳感器4選擇德國(guó)海德漢LIP571型光柵尺，光柵讀數(shù)頭輸出表示測(cè)量值的方波信號(hào)，精度等級(jí)士 1 μ m ；分辨率0. 2 μ m。激光測(cè)量頭與光柵尺的型號(hào)、精度、量程可根據(jù)凸輪檢測(cè)精度要求、凸輪極徑大小做出適當(dāng)調(diào)整。所述編碼器計(jì)數(shù)卡用于記錄光柵尺位移傳感器4、編碼器5產(chǎn)生的脈沖個(gè)數(shù)，進(jìn)而計(jì)算出直線電機(jī)動(dòng)子移動(dòng)距離、凸輪旋轉(zhuǎn)角度。運(yùn)動(dòng)控制卡控制凸輪與直線電機(jī)動(dòng)子按給定軌跡運(yùn)動(dòng)。光柵尺位移傳感器4中的光柵尺的右側(cè)安裝一個(gè)硬零位，作為光柵尺位移傳感器 4測(cè)量距離度量的起點(diǎn)。顯然，本實(shí)用新型的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本實(shí)用新型所作的舉例，而
5并非是對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需也無法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而這些屬于本實(shí)用新型的精神所引伸出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之中。
權(quán)利要求1.一種凸輪輪廓檢測(cè)裝置，其特征在于包括用于帶動(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(tái)(1)、水平設(shè)于數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)(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(cè)量頭(2)、用于測(cè)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(cè)凸輪(10)的旋轉(zhuǎn)角度的編碼器(5)、以及用于控制所述數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)(1)和直線電機(jī)(3)動(dòng)作的工控機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凸輪輪廓檢測(cè)裝置，其特征在于所述工控機(jī)包括用于實(shí)時(shí)控制所述數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)(1)和直線電機(jī)(3)動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)控制卡，與所述激光測(cè)量頭(2)相連的用于實(shí)時(shí)檢測(cè)激光測(cè)量頭(2)與凸輪(10)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(4)和編碼器(5)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。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的凸輪輪廓檢測(cè)裝置，其特征在于所述數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)(1)與一轉(zhuǎn)臺(tái)電機(jī)(6)傳動(dòng)相連，所述運(yùn)動(dòng)控制卡通過一轉(zhuǎn)臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器控制轉(zhuǎn)臺(tái)電機(jī)(6)的動(dòng)作；運(yùn)動(dòng)控制卡同時(shí)通過一直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)器控制直線電機(jī)(3 )動(dòng)作。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、檢測(cè)精度和效率較高的凸輪輪廓檢測(cè)裝置，其包括用于帶動(dòng)凸輪繞垂向的心軸水平同軸旋轉(zhuǎn)的數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)、水平設(shè)于數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)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(cè)量頭、用于測(cè)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(cè)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(tái)和直線電機(jī)動(dòng)作，并根據(jù)所述激光測(cè)量頭、光柵尺位移傳感器和編碼器測(cè)得的數(shù)據(jù)得出凸輪的外輪廓數(shù)據(jù)。
文檔編號(hào)G01B11/24GK201964879SQ20112005511
公開日2011年9月7日 申請(qǐng)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 申請(qǐng)人:常州工學(xué)院