[發明專利]用于車床的接觸式在線檢測系統的標定裝置和標定方法有效
| 申請號： | 201711418687.0 | 申請日： | 2017-12-25 |
| 公開（公告）號： | CN107900781B | 公開（公告）日： | 2023-09-22 |
| 發明（設計）人： | 劉麗冰;陳康政;李欣蕊;陳英姝;楊澤青;黃鳳榮;張艷蕊;李莉;張宇;王曉倩;張俊峰;許楊;王彤;范敏;李增強;張炳寅;國艷慧;馮凱;王寧;劉建軍;王夢雅;李超;呂碩穎 | 申請（專利權）人： | 河北工業大學 |
| 主分類號： | B23Q17/00 | 分類號： | B23Q17/00;G05B19/401 |
| 代理公司： | 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙) 12210 | 代理人： | 王瑞 |
| 地址： | 300130 天津市紅橋區*** | 國省代碼： | 天津;12 |
| 權利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 用于 車床 接觸 在線 檢測 系統 標定 裝置 方法 | ||
1.一種用于車床的接觸式在線檢測系統的標定方法，車床的機床坐標系是以機床原點O為坐標系原點，X軸方向水平沿工件徑向，Z軸水平沿車床主軸方向，X軸、Z軸均以使工件遠離刀具的方向為正，所缺少的Y軸根據右手笛卡爾坐標系確定，以豎直向下為正；其特征在于該方法標定包括以下步驟：
步驟1、用于車床的接觸式在線檢測系統的標定裝置包括夾持軸和L型裝置主體；所述夾持軸為圓柱體，其一端用于車床卡盤裝夾，另一端與L型裝置主體長側的頂端連接，夾持軸的中軸線與L型裝置主體長側的中心線共線；所述L型裝置主體的底端開有階梯孔和第一孔；所述第一孔的中軸線、夾持軸的中軸線和L型裝置主體長側的中心線共線并均與車床主軸的回轉中心重合；所述階梯孔由位于上方的通孔和位于下方的第二孔構成；通孔的中軸線和第二孔的中軸線共線且與車床主軸的回轉中心平行；第一孔和通孔的孔中心的連線平行于車床的橫向進給方向；通孔的中軸線和第一孔的中軸線平行；第一孔和通孔的半徑相同；
將標定裝置安裝到車床上，其中第一孔的中軸線、夾持軸的中軸線和L型裝置主體長側的中心線共線并均與車床主軸的回轉中心重合；通孔的中軸線和第二孔的中軸線共線且與車床主軸的回轉中心平行；第一孔和通孔的孔中心的連線平行于車床的橫向進給方向；夾持軸固定在車床的三爪卡盤上，將觸發式在線檢測系統的測頭安裝到刀臺上某一刀號下；第一孔與通孔的孔心距為已知值2a，第一孔和通孔的半徑為已知值R，第二孔半徑為已知值r；rR；
步驟2、在這一刀號下，通過第一孔進行初步的測頭對刀，建立存在預行程誤差的工件坐標系，工件坐標系原點O2'；
步驟3、將測球定位至工件坐標系原點O2'；測頭測量理論測點A2；A2位于第一孔上，靠近第二孔的一側，A2至L型裝置主體底面的距離大于測球直徑，小于測桿長度；完成理論測點A2的測量后，測頭返回至工件坐標系原點O2'；第一孔上的理論測點為A2，但實際測點為A2'，得到預行程誤差，即理論測點A2和實際測點A2'之間的位移；
步驟4、測頭在X方向的移動距離為2a，即測球定位至通孔的圓心處；使用測頭測量通孔的半徑，即測頭測量通孔上的固定點B2；B2位于通孔上，靠近第一孔的一側，B2至L型裝置主體底面的距離大于測球直徑，小于測桿長度；由于預行程誤差的存在，實際測量值為B2'點坐標；令m＝O2'B2'；
步驟5、測頭返回之后，測球定位至第二孔的圓心處；使用測頭測量第二孔的半徑，即測頭測量第二孔上的固定點B3；B3位于第二孔上，靠近第一孔的一側，B3至L型裝置主體底面的距離為通孔的深度與B2至L型裝置主體底面的距離之和；由于預行程誤差的存在，實際測量值為B3'點坐標；令n＝O2'B3'；
步驟6、測頭返回至第二孔的圓心處，接著升至初始高度，完成全部測量過程；
步驟7、結合已知量R、r、a，根據下式求得預行程誤差δ和Y向安裝誤差y：
步驟8、糾正Y向安裝誤差：若y＝0，則說明Y方向沒有安裝誤差；若|y|＜H0，H0是一個墊片的厚度，則調整用于夾持測頭的刀柄的頂絲；若|y|≥H0，則先調整墊片數目和厚度進行粗調，再通過頂絲進行微調；
步驟9、調整后重復步驟1-8，直至y＝0；
步驟10、記錄y＝0時的δ值，即為該測頭的X+向預行程誤差。
2.根據權利要求1所述的用于車床的接觸式在線檢測系統的標定方法，其特征在于通孔和第一孔的孔心距為L型裝置主體的底端長度的一半。
3.根據權利要求1所述的用于車床的接觸式在線檢測系統的標定方法，其特征在于其特征在于式10和式11的推導過程如下：將測球球心向XOY平面投影成為一個點，標定裝置在XOY平面的投影為第一孔、通孔和第二孔，將三維空間關系轉換成二維圖形表示，其中A1、A1'、O1、O1'、B1和B1'在XOY平面內共線且平行于X向；O2'、A2、A2'、B2'、B2、B3'和B3在XOY平面內共線且平行于X向；
(1)若不存在Y向安裝誤差，在工件坐標系下，由于預行程誤差的存在工件坐標系原點為O1'，則點A1的X坐標測量值為O1'A1'，點B1的X坐標測量值為O1'B1'，由于測頭具有高重復精度，因此每次產生的預行程誤差δ均相等，即A1A1'＝B1B1'＝δ；同時，根據車床建系的規則，得O1'A1'＝O1A1＝R，O1A1'＝O1A1+A1A1'＝R+δ；
(2)當Y軸上存在安裝誤差y時，其中0≤y＜R，其理論測點分別為A2、B2和B3，實際測點分別為A2'、B2'和B3'，所建工件坐標系原點為O2'；首先，測球與標定裝置的三個孔碰撞時，接觸力均是沿軸截面徑向，因而產生的預行程誤差不僅大小相同且均是沿軸截面徑向，所以A2和A2'均在以第一孔的圓心O1為圓心以R+δ為半徑的圓周上，B2和B2'均在以通孔的圓心O2為圓心以R+δ為半徑的圓周上，B3和B3'均在以第二孔的圓心O2為圓心以r+δ為半徑的圓周上；其次，根據車床建系的規則，O2'A2'＝O1'A1'＝R；由以上關系得到式1和式2：
O2'B2'＝O2'A2'+A2'B2'???????????????????(1)
O2'B3'＝O2'A2'+A2'B3'??????????????????(2)
(3)在物理坐標系中，設點O1坐標為(a,0)，點O2坐標為(-a,0)，得到A2'所在圓的方程為式3，B2'所在方程為式4：
(x-a)2+y2＝(R+δ)2????????????????????(3)
(x+a)2+y2＝(R+δ)2??????????????????(4)聯立式3和式4可得式5：
(4)將式5代入式1，可得到式6：
其中，O2'B2'是測量值，R和a是已知值；
(5)同理，B3'所在方程為式7：
(x+a)2+y2＝(r+δ)2?????????????????(7)
聯立式3和式7可得式8：
將式8代入式2，可得到式9：
(6)整理式6和式9，令m＝O2'B2',n＝O2'B3'，即可得到預行程誤差δ如式10所示，Y向安裝誤差y如式11所示：
該專利技術資料僅供研究查看技術是否侵權等信息，商用須獲得專利權人授權。該專利全部權利屬于河北工業大學，未經河北工業大學許可，擅自商用是侵權行為。如果您想購買此專利、獲得商業授權和技術合作，請聯系【客服】
本文鏈接：http://www.szxzyx.cn/pat/books/201711418687.0/1.html，轉載請聲明來源鉆瓜專利網。
- 上一篇：童車（Z?06）
- 下一篇：一種鍵槽拉刀拉削力的測量裝置及方法
