[發明專利]一種機床運動部件懸浮驅動的激光制導系統

有效

• 申請號: 201710465769.4
• 申請日: 2017-06-19
• 公開（公告）號: CN107030529B
• 公開（公告）日: 2019-03-19
• 發明（設計）人: 周凱;李雅哲;呂江偉;榮海
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: B23Q17/24
• 分類號: B23Q17/24
• 代理公司: 北京志霖恒遠知識產權代理事務所(普通合伙) 11435
• 代理人: 周丹

本發明公開了一種機床運動部件懸浮驅動的激光制導系統，包括兩個激光器、兩個激光器微調裝置、四個分光裝置、四個光學傳感器、光學導軌控制單元、信息制導控制系統及運動部件。本發明中兩個激光器產生的兩路激光導軌，分別通過兩級分光裝置實現透射和反射，透射光線由光學導軌控制單元接收并控制激光器微調裝置調整兩個激光器的空間角度和位移，使兩路激光導軌滿足系統導向精度要求；反射光線則平行于激光導軌，由四個光學傳感器接收，信息制導控制系統通過控制運動部件的進給運動和懸浮高度，實現激光導軌對運動部件進行運動導向，不受機床機械支承部件機械變形、熱變形、加工誤差等影響，進而實現運動部件高精度直線運動。

技術領域

本發明涉及機械制造技術領域，具體為一種機床運動部件懸浮驅動的激光制導系統。

背景技術

在機械加工領域中，由于機床機械導軌變形引起的運動誤差往往會影響加工精度，而機械導軌常受到機械變形、熱變形、加工誤差的影響，隨著懸浮技術(如磁懸浮、靜壓懸浮)逐漸成熟，為運動部件與機床機械導軌之間的無接觸支撐提供了可能，使得運動部件的軌跡不再依賴于機械導軌，通過對已有專利的調研發現，目前還沒有激光導軌對機床運動部件進行懸浮驅動導向和控制的激光制導系統，利用激光準直特性，結合采取主動控制策略的懸浮技術，為機床懸浮部件進給的信息化制導提供了方便和可能。

發明內容

本發明的目的在于提供一種機床運動部件懸浮驅動的激光制導系統，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種機床運動部件懸浮驅動的激光制導系統，包括一號激光器、二號激光器和運動部件，所述一號激光器和二號激光器上分別設有一號激光器微調裝置和二號激光器微調裝置，所述一號激光器激光發射方向安置有一號光學接收器，二號激光器激光發射方向安置有二號光學接收器，且一號激光器與二號激光器所發射激光平行等高并設有間距，所述一號光學接收器和二號光學接收器輸出端均與光學導軌控制單元輸入端電連接，所述光學導軌控制單元輸出端分別與一號激光器微調裝置和二號激光器微調裝置電連接，所述運動部件上設有一級一號分光鏡、二級一號分光鏡、一級二號分光鏡和二級二號分光鏡，所述一級一號分光鏡、二級一號分光鏡、一級二號分光鏡和二級二號分光鏡呈兩行兩列矩陣排列，一級一號分光鏡與二級一號分光鏡同行，一級二號分光鏡與二級二號分光鏡同行，一級一號分光鏡與一級二號分光鏡同列，二級一號分光鏡與二級二號分光鏡同列，且兩行間距與一號激光器和二號激光器發出的兩路激光間距相同，所述一級一號分光鏡反射出射光線順時針45度角方向設有一號反光鏡，且一號反光鏡反射光線方向設有一號光學傳感器，所述一級二號分光鏡反射出射光線逆時針45度角方向設有二號反光鏡，且二號反光鏡反射光線方向設有二號光學傳感器，所述二級一號分光鏡反射出射光線順時針45度角方向設有三號反光鏡，且三號反光鏡反射光線方向設有三號光學傳感器，所述二級二號分光鏡反射出射光線逆時針45度角方向設有四號反光鏡，且四號反光鏡反射光線方向設有四號光學傳感器，所述一號光學傳感器、二號光學傳感器、三號光學傳感器和四號光學傳感器輸出端均與信息制導控制系統電連接，所述信息制導控制系統輸出端與運動部件的懸浮和進給裝置電連接。

優選的，所述光學導軌控制單元中控制器采用單片機或FPGA嵌入式計算機。

優選的，所述信息制導控制系統采用PID或滑模變結構閉環控制算法。

優選的，所述信息制導控制系統中控制器采用DSP或FPGA嵌入式計算機。