一种五轴数控机床旋转轴误差的检测设备制造技术

本实用新型专利技术公开了一种五轴数控机床旋转轴误差的检测设备，包括双目机器视觉非接触式测量头和可调位置的标准球装置；双目机器视觉非接触式测量头包括L形安装架，L形安装架上设有连接柄和相机；可调位置的标准球装置包括磁力基座，磁力基座上设有伸缩调节安装座，伸缩调节安装座顶部固定有标准球；利用机床直线轴能带动测量系统的精确定位，检测旋转轴的误差。本实用新型专利技术融合机器视觉非接触式测量，具有效率高、测量过程简单的优点，标准球具有各向同性、安装布局方便的特点，以及在机测量技术实现与机床自身的无缝集成，安装便捷、定位精准的优势，使得高度非线性旋转轴综合误差的测量效率高、精度好、操作简单。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种数控机床误差的检测设备，尤其涉及一种五轴数控机床旋转轴误差的检测设备。
技术介绍
五轴数控机床是复杂曲面类零件的理想加工设备，对军事、航空、航天、精密器械等行业具有举足轻重的作用，是叶片、汽轮机转子、船用螺旋桨、大型柴油机曲轴等高精复杂曲面类零件的唯一加工手段，综合体现着一国制造业发展水平。五轴数控机床一般是在三个线性轴的基础上，增加两个旋转轴。增加的旋转轴提升了机床的柔性，进而提高材料的去除率和表面加工质量，能减少工件的装夹次数，缩短加工时间。但是，旋转轴组成零件不可避免的存在制造、安装误差，使用过程中必然存在磨损精度丢失、变形等，使得几何误差具有高度非线性和时变的特点。据研究表明，旋转轴的几何误差对加工精度具有显著的影响。如何对旋转台误差进行快速、高效的测量，为机床误差补偿提供依据是产业界孜孜以求的目标，也是保证产品加工精度的关键。目前，对于旋转轴误差的测量目前还没有直接、统一的方法，主要以综合误差测量为主。国内外研究人员进行了大量的研究工作。主要采用的测量设备有球杆仪、激光跟踪仪、R-test设备、正12面或24面多棱镜及自准直仪等。球杆仪价格便宜，应用最为广泛，但测量时的安装、调整复杂，测量效率低下，人员经验要求高。激光跟踪仪，测量方便快捷，但价格昂贵。R-test设备为接触式测量，对测量条件要求高，测量效率有限。正12面或24面多棱镜及自准直仪，需特殊工装，测量过程复杂。另外，技术专利CN103323229A提出了一种“基于机器视觉的五轴数控机床旋转轴误差测量方法”通过一套独立的单目图像采集系统和多组同心圆矩形阵列实现五轴误差的测量，测量方法采用非接触测量，测量过程简单，但要求单目相机的成像面与测量标志所在面要平行，检测标志固定面与旋转轴线要垂直，安装调整困难。数控机床直线轴的误差往往比旋转轴的误差小很多，且可以通过激光干涉仪进行直接测量和补偿，因此基于数控机床自身的在机测量系统正成为旋转轴误差高效、便携测量的理想工具。IBAEAKIS.等人基于三个标准方块利用接触式在机测量系统进行五轴机床旋转轴误差的综合测量。BIQZ等人则基于单个标准方块利用触发式在机测量系统进行五轴机床旋转轴误差的综合测量。ErkanT等人基于多个标准球利用触发式在机测量系统进行五轴机床误差失真程度的分析。然而这些在机测量系统属于接触式测量，测量效率不高，局限了采用点数量。综上所述，现有的旋转轴误差测量方法均有不足。
技术实现思路
为解决上述问题，本技术提供了一种五轴数控机床旋转轴误差的检测设备。本技术融合机器视觉非接触式测量，具有效率高、测量过程简单的优点，标准球具有各向同性、安装布局方便的特点，以及在机测量技术实现与机床自身的无缝集成，安装便捷、定位精准的优势，使得高度非线性旋转轴综合误差的测量效率高、精度好、操作简单。为达到上述技术效果，本技术的技术方案是：一种五轴数控机床旋转轴误差的检测设备，包括双目机器视觉非接触式测量头和可调位置的标准球装置；所述双目机器视觉非接触式测量头包括L形安装架，L形安装架上设有连接柄；L形安装架的两个侧边分别安装有相机，两台相机相互垂直安装；相机通过无线网络与计算机相连；所述可调位置的标准球装置包括磁力基座，磁力基座上设有伸缩调节安装座，伸缩调节安装座顶部固定有标准球；所述伸缩调节安装座包括若干套置的调节柱，调节柱外侧设有导向销，调节柱内侧设有竖向导槽和与导向销配合的定位导轨槽。进一步的改进，所述连接柄为与五轴数控机床的主轴刀座配合的标准刀柄。进一步的改进，所述相机为CCD相机；相机的分辨率不低于1000万像素。进一步的改进，所述定位导轨槽为多个，定位导轨槽上下并列设置。进一步的改进，所述L形安装架上设有加强筋。进一步的改进，所述定位导轨槽为楔形槽，定位导轨槽沿顺时针方向逐渐向上螺旋，导向销为与定位导轨槽配合的楔形。本技术融合机器视觉非接触式测量，具有效率高、测量过程简单的优点，标准球具有各向同性、安装布局方便的特点，以及在机测量技术实现与机床自身的无缝集成，安装便捷、定位精准的优势，使得高度非线性旋转轴综合误差的测量效率高、精度好、操作简单。附图说明图1为双目机器视觉非接触式测量头的结构示意图；图2为可调位置的标准球装置的结构示意图；图3为调节柱的结构示意图；图4为技术的安装结构示意图；其中，1.L形安装架，2.连接柄，3.相机，4.磁力基座，5.伸缩调节安装座，6.标准球，7.调节柱，8.导向销，9.定位导轨槽，10.加强筋，11.双目机器视觉非接触式测量头，12.可调位置的标准球装置。具体实施方式实施例1如图1和图2所示的一种五轴数控机床旋转轴误差的检测设备，包括双目机器视觉非接触式测量头11和可调位置的标准球装置12；所述双目机器视觉非接触式测量头11包括L形安装架1，L形安装架1上设有连接柄2；L形安装架1的两个侧边分别安装有相机3，两台相机3相互垂直安装；相机3通过无线网络与计算机相连。这样采集的图像能实时通过无线通信模块传输到计算机上进行处理分析。所述可调位置的标准球装置12包括磁力基座4，磁力基座4上设有伸缩调节安装座5，伸缩调节安装座5顶部固定有标准球6；所述伸缩调节安装座5包括若干套置的调节柱7。如图3所示，调节柱7外侧设有导向销8，调节柱7内侧设有竖向导槽和与导向销8配合的定位导轨槽9。连接柄2为刀柄状，以便于安装到五轴数控机床的主轴刀座上，以实现测量系统与机床本体的无缝集成，利用机床直线轴能带动测量系统的精确定位。所述相机3为CCD相机；相机3的分辨率优选不低于1000万像素。定位导轨槽9为多个，定位导轨槽9上下并列设置。L形安装架1上设有加强筋10。所述定位导轨槽(9)为楔形槽，定位导轨槽(9)沿顺时针方向逐渐向上螺旋，导向销(8)为与定位导轨槽(9)配合的楔形。高一节的调节柱导向销安装在低一节的定位导轨槽内。当调节柱旋转，导向销刚好落在竖向导槽时，可实现上下位置的调整。当调整到合适高度时，反向旋转以实现锁紧定位。本装置的安装方式如图4所示。本装置的原理是利用机床直线轴能带动测量系统的精确定位，检测旋转轴的误差。((图中B轴旋转时存在的误差，会使运动链不会闭合，进而通过运动链将B轴的误差同样反映到测量结果上)。具体为：将双目机器视觉非接触式测量头11安装到五轴数控机床的主轴刀座上；将磁力基座4吸附到五轴数控机床的工作台面上，调整双目机器视觉非接触式测量头11，使标准球6的中心处在两台相机3中轴线的交点上，然后转动两个旋转轴，五轴数控机床的三个直线轴能带动测量系统的精确定位，启动五轴数控机床的随动功能，使相机的焦点跟随标准球的理论球心相对不运动，两台相机中轴线的交点为标准球圆心的理论位置；在运动过程采集标准球的投影圆图像，计算出标准球球心的实际位置，调整标准球的水平位置和高度，即可得到多出位置标准球圆心的理论位置与标准球球心的实际位置的综合误差。以上实例的说明只是用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种五轴数控机床旋转轴误差的检测设备，其特征在于，包括双目机器视觉非接触式测量头(11)和可调位置的标准球装置(12)；所述双目机器视觉非接触式测量头(11)包括L形安装架(1)，L形安装架(1)上设有连接柄(2)；L形安装架(1)的两个侧边分别安装有相机(3)，两台相机(3)相互垂直安装；相机(3)通过无线网络与计算机相连；所述可调位置的标准球装置(12)包括磁力基座(4)，磁力基座(4)上设有伸缩调节安装座(5)，伸缩调节安装座(5)顶部固定有标准球(6)；所述伸缩调节安装座(5)包括若干套置的调节柱(7)，调节柱(7)外侧设有导向销(8)，调节柱(7)内侧设有竖向导槽和与导向销(8)配合的定位导轨槽(9)。

【技术特征摘要】
1.一种五轴数控机床旋转轴误差的检测设备，其特征在于，包括双目
机器视觉非接触式测量头(11)和可调位置的标准球装置(12)；所
述双目机器视觉非接触式测量头(11)包括L形安装架(1)，L形安
装架(1)上设有连接柄(2)；L形安装架(1)的两个侧边分别安装
有相机(3)，两台相机(3)相互垂直安装；相机(3)通过无线网络
与计算机相连；所述可调位置的标准球装置(12)包括磁力基座(4)，
磁力基座(4)上设有伸缩调节安装座(5)，伸缩调节安装座(5)顶
部固定有标准球(6)；所述伸缩调节安装座(5)包括若干套置的调
节柱(7)，调节柱(7)外侧设有导向销(8)，调节柱(7)内侧设有
竖向导槽和与导向销(8)配合的定位导轨槽(9)。
2.如权利要求1所述的五轴数控机床旋转轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶建华，黄卫东，
申请(专利权)人：福建工程学院，
类型：新型
国别省市：福建;35