[發明專利]一種非接觸式車削工件的在線測量裝置及方法

在審

• 申請號: 201710130667.7
• 申請日: 2017-03-07
• 公開（公告）號: CN106736862A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 姜峰;張濤
• 申請（專利權）人: 華僑大學
• 主分類號: B23Q17/20
• 分類號: B23Q17/20;B23Q17/24
• 代理公司: 廈門市首創君合專利事務所有限公司35204
• 代理人: 張松亭,秦彥蘇

1.一種非接觸式車削工件的在線測量裝置，其特征在于：包括：

機床；

主軸，裝接在機床；

卡盤，裝接在主軸且可通過主軸帶動旋轉；

工件，裝接在卡盤且可通過卡盤帶動旋轉，且工件的旋轉軸線沿第一方向布置；

導軌，沿第一方向布置，裝接在機床；

位置調整機構，滑動裝接在導軌且可在導軌上沿第一方向往復滑動；

刀架，裝接在位置調整機構且可通過該位置調整機構沿第二方向往復滑動；

激光位移傳感器，裝接在刀架，其測量方向可調并可與工件相對，該激光位移傳感器的測量精度優于20nm，最大采樣頻率不低于350kHz；

通過主軸帶動工件旋轉，通過激光位移傳感器沿第一方向滑動并對工件側面的點進行掃描和采集位置數據和/或通過激光位移傳感器沿第二方向滑動并對工件端面的點進行掃描和采集位置數據，處理工件側面和/或端面的點的位置數據得到工件的3D數字模型。

2.根據權利要求1所述的非接觸式車削工件的在線測量裝置，其特征在于：所述第一方向與第二方向相互垂直。

3.根據權利要求1所述的非接觸式車削工件的在線測量裝置，其特征在于：所述位置調整機構為中滑板。

4.根據權利要求1所述的非接觸式車削工件的在線測量裝置，其特征在于：所述激光位移傳感器的測量精度優于10nm。

5.根據權利要求1所述的非接觸式車削工件的在線測量裝置，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.根據權利要求1所述的非接觸式車削工件的在線測量裝置，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。

7.一種利用權利要求1至6中任一項所述的非接觸式車削工件的在線測量裝置的在線測量方法，其特征在于：包括：

1)將激光位移傳感器的激光發射方向調整為沿第二方向發射；調整工件和激光位移傳感器的位置，確定側面測量起始點，并使工件的側面均位于激光位移傳感器的量程范圍內；

和/或，

將激光位移傳感器的激光發射方向調整為沿第一方向發射；調整工件和激光位移傳感器的位置，確定端面測量起始點，并使工件的端面均位于激光位移傳感器的量程范圍內；

2)啟動主軸，通過卡盤帶動工件旋轉，激光位移傳感器由側面測量起始點出發，在導軌上沿第一方向滑動，由工件側面外圍向工件進給，并對工件側面進行掃描并采集工件側面的點的位置數據；

和/或，

啟動主軸，通過卡盤帶動工件旋轉，激光位移傳感器由端面測量起始點出發，通過位置調整機構沿第二方向滑動，由工件端面外圍向工件進給至工件回轉中心，并對工件端面進行掃描并采集工件端面的點的位置數據；

3)測量工件側面后，結合工件側面的點的位置數據得到工件側面的點的坐標數據和分布規律，從而得到工件側面的3D數字模型；

和/或，

測量工件端面后，結合工件端面的點的位置數據得到工件端面的點的坐標數據和分布規律，從而得到工件端面的3D數字模型。

8.根據權利要求7所述的在線測量方法，其特征在于：測量工件側面時，需在工件未加工區域車削一段外圓柱面作為側面測量的標定基準面。

9.根據權利要求8所述的在線測量方法，其特征在于：所述步驟1)中，側面測量起始點與工件在第一方向上的最近距離為3～5mm；端面測量起始點與工件在第二方向上的最近距離為3～5mm。

10.根據權利要求8所述的在線測量方法，其特征在于：同時測量工件的側面和端面后，通過拼接縫合工件側面和端面的3D數字模型，得到工件整體的3D數字模型。