[發明專利]一種轉軸轉角測量裝置及方法

有效

• 申請號: 201710901396.0
• 申請日: 2017-09-28
• 公開（公告）號: CN109581961B
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發明（設計）人: 肖鵬飛
• 申請（專利權）人: 上海微電子裝備（集團）股份有限公司
• 主分類號: G05B19/401
• 分類號: G05B19/401
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 屈蘅;李時云

本發明提供了一種轉軸轉角測量裝置及方法，包括一具有測量面的轉軸以及一位移傳感器模組，所述測量面所在的平面與所述轉軸的軸線之間的夾角為α，α∈(0.5nπ，0.5(n+1)π)，所述位移傳感器模組對應在所述測量面上具有一測量點，首先所述位移傳感器模組通過測量所述測量點與所述位移傳感器模組之間的距離，獲取測量值，然后通過計算獲得所述測量值與所述轉軸轉角之間的函數關系，進而間接得到轉軸轉角的角度，所述轉軸轉角測量裝置及方法實現了轉軸在360°范圍內的連續性角度測量，達到了簡化測量裝置和測量方法的目的。

技術領域

本發明屬于檢測技術領域，涉及一種轉軸轉角測量裝置及方法。

背景技術

隨著數控機床技術的發展，數控機床的加工精度、柔性化和自動化程度水平與日俱增，因此對數控機床性能與參數的測量儀器及測量技術提出了更高的要求，在數控機床的裝配、調試和生產過程中，通常需要對數控機床轉軸轉角的角度進行精密測量或者精密標定，以滿足數控機床的精度要求。

在現有技術中，對數控機床轉軸轉角的精密測量方法一般采用角度干涉法和線性干涉法。在角度干涉法中，標定臺分為上下兩層，所述上下層可分離后旋轉，所述上層的頂部裝有兩個角錐棱鏡作為反射鏡，首先把所述標定臺與被測目標共軛連接，然后將被測目標旋轉，采用角度干涉儀測量其轉角，當到達角度干涉儀測量極限(±15°)時，所述標定臺的上層與下層分離并反轉一個量程范圍的角度，繼續測量，如此反復直至完成轉軸在360°范圍內的測量；或者，在所述標定臺上裝兩個角錐棱鏡作為反射鏡，并固定在所述被測目標上，然后用角度干涉儀對目標進行一定范圍內的轉角測量；當采用角度干涉法時，標定臺的機構復雜，控制算法繁瑣，其測校時間長，無法測量高速主軸的轉角或者轉速，且無法對轉軸轉角在360°范圍內進行連續性的測量。在線性干涉法中，其標定臺結構與所述角度干涉法中的標定臺結構相同，并采用兩個線性干涉儀取代了角度干涉儀，實現了一定范圍內的角度測量，但無法對轉軸轉角進行360°范圍內的測量。

發明內容

本發明的目的在于提供一種轉軸轉角測量裝置及方法，用以解決現有技術無法連續性地對數控機床轉軸轉角進行360°范圍內角度測量的問題，達到了減少測量流程和簡化測量裝置的目的。

為了達到上述目的，本發明提供了一種轉軸轉角測量裝置及方法，其裝置包括：

一轉軸，所述轉軸能夠以自身軸線為軸轉動，所述轉軸的一端具有一測量面，所述測量面所在的平面與所述轉軸的軸線之間的夾角為α，α∈(0.5nπ，0.5(n+1)π)，n為整數；

一位移傳感器模組，所述位移傳感器模組對應到所述測量面上具有至少一個測量點，所述位移傳感器模組用于測量所述測量點與所述位移傳感器模組之間的距離；其中，在所述轉軸轉動的情況下，所述位移傳感器模組的位置固定不變；

以及一轉角處理單元，接收所述位移傳感器模組的測量數據后計算所述轉軸的轉角。

可選的，所述位移傳感器模組包括第一位移傳感器和第二位移傳感器，所述第一位移傳感器對應到所述測量面上具有第一測量點，所述第二位移傳感器對應到所述測量面上具有第二測量點，將所述轉軸軸線和所述測量面的交點定義為測量面原點，所述第一測量點、所述第二測量點與所述測量面原點在同一條直線上，所述第一測量點、所述第二測量點關于所述測量面原點對稱；

將所述第一測量點、所述第二測量點與所述測量面原點所在的直線定義為第一測量參考線，所述第一測量參考線與所述轉軸軸線之間的夾角為α。

可選的，所述位移傳感器模組包括第三位移傳感器，所述第三位移傳感器對應到所述測量面上具有第三測量點，將所述轉軸軸線和所述測量面的交點定義為測量面原點，將所述第三測量點與所述測量面原點所在的直線定義為第二測量參考線，所述第二測量參考線與所述轉軸軸線之間的夾角為α。

可選的，所述位移傳感器模組為光學位移傳感器、光學成像位移傳感器和/或機械接觸式位移傳感器。