[發(fā)明專利]一種精密軸系徑向回轉(zhuǎn)精度激光測量系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711450309.0
• 申請日: 2017-12-27
• 公開（公告）號(hào): CN108106559B
• 公開（公告）日: 2019-11-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 章云;董洋;雷偉濤;陳貴敏
• 申請（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01B11/24
• 分類號(hào): G01B11/24;G01B11/00
• 代理公司: 61108 西安吉盛專利代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 張超<國際申請>=<國際公布>=<進(jìn)入國

本發(fā)明公開了一種精密軸系徑向回轉(zhuǎn)精度激光測量系統(tǒng)及方法，該測量系統(tǒng)由轉(zhuǎn)子振動(dòng)平臺(tái)、光源連接與發(fā)射部分、光學(xué)信息測量部分以及徑向回轉(zhuǎn)精度激光測量方法組成，在光源連接與發(fā)射部分設(shè)計(jì)了一種聯(lián)軸器裝置，將轉(zhuǎn)軸、光源以及電源連為一體，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)軸和激光頭連接、緊固以及對心；測量部分采用位置敏感探測器進(jìn)行光信號(hào)的采集，以便獲得轉(zhuǎn)軸的回轉(zhuǎn)精度信息。本發(fā)明能夠方便、快速、準(zhǔn)確測量轉(zhuǎn)軸回轉(zhuǎn)精度，克服了以往測量系統(tǒng)中回轉(zhuǎn)精度易受被測件形狀輪廓誤差影響的缺點(diǎn)，相比于傳統(tǒng)的回轉(zhuǎn)精度測量系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)回轉(zhuǎn)精度的快速測量與處理，并且具有更高的精確度以及抗干擾性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及物體特征參數(shù)測量領(lǐng)域，具體涉及一種基于位置敏感探測器的轉(zhuǎn)軸回轉(zhuǎn)精度測量系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

在機(jī)械加工過程當(dāng)中，影響加工精度的因素有很多，而其中機(jī)床主軸的回轉(zhuǎn)精度對工件加工精度影響較大。

機(jī)床工作性能直接影響了零件的加工精度，機(jī)床主軸是工件或刀具的位置基準(zhǔn)和運(yùn)動(dòng)基準(zhǔn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：精密車削的圓度誤差約有30％～70％是由于主軸的回轉(zhuǎn)精度較差引起的，且機(jī)床精度越高，所占比例也越大，通過回轉(zhuǎn)軸運(yùn)動(dòng)精度的測定，可對機(jī)床進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷，預(yù)測機(jī)床在理想加工條件下所能達(dá)到的最小形狀誤差和粗糙度，還可用于機(jī)床加工補(bǔ)償控制和評價(jià)主軸的工作精度，以及判斷誤差產(chǎn)生的原因。因此，主軸回轉(zhuǎn)精度的測量非常重要。

現(xiàn)在比較成熟的主軸回轉(zhuǎn)精度的測量方法包括單向測量法、反向法、三點(diǎn)法、多點(diǎn)法等，都能取得比較好的測量效果。但是這些傳統(tǒng)的測量方法一般是用電容或電感渦流傳感器對安裝在主軸上的標(biāo)準(zhǔn)球進(jìn)行單點(diǎn)或多點(diǎn)測量，采集的數(shù)據(jù)包含主軸回轉(zhuǎn)精度、標(biāo)準(zhǔn)球的安裝偏心和形狀誤差三項(xiàng)，必須對數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差分離才能得到回轉(zhuǎn)精度，現(xiàn)有的回轉(zhuǎn)精度測量是建立在誤差分離技術(shù)上的，由于誤差分離的不徹底，造成測量結(jié)果中包含有被測標(biāo)準(zhǔn)球的形狀誤差等分量，測量精度受到很大的影響。

位置敏感探測器是一種基于橫向光電效應(yīng)的位置敏感光電探測器件。科技的飛速發(fā)展使得位置敏感探測器的使用范圍迅速擴(kuò)大，現(xiàn)在位置敏感探測器已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用到了科技和商用的各個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中，特別是電子信息工程、自動(dòng)控制、機(jī)械工程等領(lǐng)域。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種方便、快速、準(zhǔn)確測量轉(zhuǎn)軸回轉(zhuǎn)精度的裝置及方法，克服以往測量系統(tǒng)中回轉(zhuǎn)精度易受被測件形狀輪廓誤差影響的缺點(diǎn)，相比于傳統(tǒng)的回轉(zhuǎn)精度測量系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)回轉(zhuǎn)精度的快速測量與處理，并且具有更高的精確度以及抗干擾性。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種精密軸系徑向回轉(zhuǎn)精度激光測量系統(tǒng)，包括支撐底座，所述支撐底座上固定有電機(jī)，所述電機(jī)的輸出軸通過第一聯(lián)軸器與轉(zhuǎn)軸的左端連接，所述轉(zhuǎn)軸通過軸承架設(shè)于所述支撐底座上，轉(zhuǎn)軸的右端通過第二聯(lián)軸器與激光頭連接，同時(shí)，所述第二聯(lián)軸器將轉(zhuǎn)軸與激光頭對中，以確保在轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)過程中激光頭與轉(zhuǎn)軸緊密結(jié)合且不會(huì)發(fā)生傾斜及不對中現(xiàn)象；所述激光頭沿轉(zhuǎn)軸的中心軸向右發(fā)射激光，所述支撐底座上位于激光頭右側(cè)設(shè)有位置敏感探測器，所述激光頭發(fā)射的激光垂直照射到該位置敏感探測器的探測面上，將轉(zhuǎn)軸的振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)化為位置敏感探測器采集到的光信號(hào)；所述位置敏感探測器與數(shù)字采集卡信號(hào)連接，數(shù)字采集卡與上位機(jī)信號(hào)連接，激光頭發(fā)射的激光束照射到位置敏感探測器的探測面中心，位置敏感探測器將采集到的光信號(hào)傳送給數(shù)字采集卡，轉(zhuǎn)化為電信號(hào)后發(fā)送至上位機(jī)，進(jìn)而從上位機(jī)得到振動(dòng)數(shù)據(jù)；所述激光頭與供電電池電連接。

上述第二聯(lián)軸器包括軸體，所述軸體的左端開設(shè)有用于套接所述轉(zhuǎn)軸右端的圓柱狀凹槽，且軸體左端的側(cè)壁上設(shè)有將轉(zhuǎn)軸和軸體緊固在一起的頂緊螺栓；所述軸體的右端開設(shè)有用于插入所述激光頭的激光頭插孔，所述軸體右端的側(cè)壁上沿其周向開設(shè)有多個(gè)定位螺孔，各定位螺孔內(nèi)均螺紋連接有一微調(diào)螺栓，該多個(gè)微調(diào)螺栓用于將激光頭固定于激光頭插孔內(nèi)，并用于激光頭對中時(shí)的微調(diào)；所述軸體的中部開設(shè)有電池槽，所述電池槽用于安裝對激光頭提供工作電源的供電電池。

上述電機(jī)通過電機(jī)底座和電機(jī)固定架固定在支撐底座上，其中電機(jī)底座固定于支撐底座上，電機(jī)固定架固定于電機(jī)底座上。