[發明專利]基于激光三角的滾珠絲杠螺母綜合參數檢測裝置及方法

有效

• 申請號: 201710766231.7
• 申請日: 2017-08-30
• 公開（公告）號: CN107449372B
• 公開（公告）日: 2023-07-18
• 發明（設計）人: 歐屹;王瑞;馮虎田;祖莉;陳賢高
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24;G01B11/08;G01B11/02
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 馬魯晉

1.一種基于激光三角的滾珠絲杠螺母綜合參數檢測裝置，其特征在于，包括鑄鐵床身[1]和設置在床身上的X軸直線運動平臺[2]、光柵尺[3]和V塊底座[4]，X軸直線運動平臺[2]的一端設置V塊底座[4]，鑄鐵床身[1]的內側面設置光柵尺[3]；

所述X軸直線運動平臺[2]上設置有龍門[5]，所述龍門[5]上設置有第一垂直運動單元[6]和第二垂直運動單元[7]，所述第一垂直運動單元[6]和第二垂直運動單元[7]都是伺服電機驅動的絲杠導軌副傳動機構；所述第一垂直運動單元[6]的第一工作板[8]通過垂直轉接板[9-1]與螺母內滾道輪廓測量組件[9]相固連，螺母內滾道輪廓測量組件[9]位于龍門[5]的內部；

所述螺母內滾道輪廓測量組件[9]包括手動平移臺[9-2]、傳感器工裝[9-3]、三棱鏡[9-4]、第一激光三角傳感器[9-5]和水平轉接板[9-6]；所述手動平移臺[9-2]居中安裝在垂直轉接板[9-1]上，所述三棱鏡[9-4]和第一激光三角傳感器[9-5]安裝在傳感器工裝[9-3]上，所述傳感器工裝[9-3]通過水平轉接板[9-6]安裝在手動平移臺[9-2]上；

所述第二垂直運動單元[7]的第二工作板[10]的兩側對稱設置結構相同的螺母外圓第一測量組件[11-1]和螺母外圓第二測量組件[11-2]。

2.根據權利要求1所述的基于激光三角的滾珠絲杠螺母綜合參數檢測裝置，其特征在于，所述螺母外圓第一測量組件[11-1]包括第二激光三角傳感器[12]、阻尼條[17]、鎖緊塊[18]、鎖緊螺釘[19]、手輪[20]、微型導軌副[21]、微型支撐座[22]、微型絲杠副[23]和微型工作板[24]；所述第二激光三角傳感器[12]安裝在微型工作板[24]上；所述鎖緊塊[18]安裝在微型工作板[24]側部；所述阻尼條[17]安裝在第二工作板[10]上；所述鎖緊螺釘[19]通過鎖緊塊[18]可頂住阻尼條[17]從而實現鎖緊；所述手輪[20]安裝在微型絲杠副[23]的軸端；所述微型絲杠副[23]軸端固定在微型支撐座[22]上；所述微型工作板[24]安裝在微型絲杠副[23]的螺母座和微型導軌副[21]的滑塊組成的平面上，所述螺母外圓第二測量組件[11-2]的結構與螺母外圓第一測量組件[11-1]沿螺母法截面對稱布置。

3.根據權利要求1所述的基于激光三角的滾珠絲杠螺母綜合參數檢測裝置，其特征在于，所述V塊底座[4]上設置有V塊[13]，所述V塊[13]上依次設置待測螺母[14]、第一標準量棒[15]和第二標準量棒[16]。

4.根據權利要求1所述的基于激光三角的滾珠絲杠螺母綜合參數檢測裝置，其特征在于，手動平移臺[9-2]用于調節第一激光三角傳感器[9-5]的位置，手動平移臺[9-2]最佳位置是入射激光光線經過三棱鏡[9-4]反射后達到待測螺母[14]的徑向最低處。

5.一種基于權利要求3所述檢測裝置的檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、將待測螺母[14]、第一標準量棒[15]和第二標準量棒[16]放置于V塊[13]上，打開V塊[13]的磁力開關；

步驟2、X軸直線運動平臺[2]的伺服電機通電，帶動龍門[5]整體沿X軸運動至第一激光三角傳感器[9-5]測頭伸入待測螺母[14]中，此時使用手動平移臺[9-2]調整第一激光三角傳感器[9-5]的位置，反饋是傳感器控制器的讀數值最大，鎖緊手動平移臺[9-2]；

步驟3、X軸直線運動平臺[2]帶動龍門[5]后退至第一激光三角傳感器[9-5]測頭離開待測螺母[14]，準備完畢；

步驟4、X軸直線運動平臺[2]帶動龍門[5]向待測螺母[14]運動，布置于龍門[5]上的螺母內滾道輪廓測量組件[9]的測頭深入螺母[14]內部獲取輪廓的高度值，布置于床身的光柵尺[3]獲取X向運動的位移，將兩者獲得的數據導入現有仿真軟件便可獲得螺母內滾道的輪廓參數；

步驟5、當布置于龍門[5]上的螺母外圓第一測量組件[11-1]和螺母外圓第二測量組件[11-2]的傳感器光斑到達待測螺母[14]時，第二垂直運動單元[7]帶動上述兩個螺母外圓測量組件沿Z軸運動，尋找螺母外圓最大值并與第一標準量棒[15]和第二標準量棒[16]測量結果比對便可獲取外圓的直徑。

6.根據權利要求5所述的檢測方法，其特征在于，步驟5獲取外圓的直徑方法為：

假設螺母外徑測量組件運動至待測螺母時，兩個激光三角傳感器的讀數值為x₁和x₂；螺母外徑測量組件運動至第一標準量棒時，兩個激光三角傳感器的讀數值為x₃和x₄；螺母外徑測量組件運動至第二標準量棒時，兩個激光三角傳感器的讀數值為x₅和x₆；假設兩個傳感器發射口之間距離為H，則H＝x₃+x₄+D₁¹，其中D₁¹是由于安裝傾斜角α后D₁在Y軸的投影，D₁是第一標準量棒[15]直徑，同時H＝x₅+x₆+D₂¹，其中D₂¹是由于安裝傾斜角α后D₂在Y軸的投影，D₂是第二標準量棒[16]直徑，利用同等關系便可求出安裝傾斜角α，那么待測螺母外圓的直徑D₀＝(H-x₁-x₂)·cosα。