一种复杂大工件表面轮廓自动追踪测量装置及其方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种复杂大工件表面轮廓自动追踪测量装置，包括执行测量工作台，在执行测量工作台上设有旋转安装组件，执行测量工作台控制旋转安装组在X轴、Y轴以及z轴上进行位置调节。本发明专利技术采用执行测量工作台以及旋转安装组件并结合软件对复杂大工件表面轮廓进行自动追踪测量，满足激光位移传感器的测量量程小以及工件表面复杂情况下的测量，通过旋转安装组件调节镜头的角度，以对工件表面凹槽或凸起的转角处进行测量，实现表面复杂且尺寸大的工件表面轮廓的无死角自动测量，提高工件表面轮廓测量的精准度。廓测量的精准度。廓测量的精准度。

【技术实现步骤摘要】
一种复杂大工件表面轮廓自动追踪测量装置及其方法


[0001]本专利技术属于激光位移传感器应用
，涉及到一种复杂大工件表面轮廓自动追踪测量装置及其方法。

技术介绍

[0002]激光位移传感器的工作原理是先由激光二极管对准目标发射激光脉冲，经目标反射后激光向各方向散射，部分散射光返回到传感器接收器，被光学系统接收后成像到光电二极管上，通过记录并处理从光脉冲发出到返回被接收所经历的时间，即可测定目标距离。
[0003]对复杂工件表面加工时，需构建复杂大工件表面的轮廓，对于已知形貌且尺寸标准的工件很容易构建工件表面的外轮廓，从而获得工件所需加工的轨迹，但是现有对于形貌复杂且尺寸大的工件轮廓在获取的过程中存在以下问题：待加工工件表面轮廓不确定，形貌复杂，且激光位移传感器的测量量程小，无法对尺寸大且复杂的工件表面进行测量，现有采用手动对复杂大工件表面轮廓进行测量，存在测量精度差以及测量操作繁琐、复杂等问题，且工件表面凹凸部分由于镜头尺寸的限制，无法对工件测量死角进行测量，影响工件形貌测量的完整性和精度。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供的一种复杂大工件表面轮廓自动追踪测量装置及其方法，解决了现有技术中存在的问题。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：一种复杂大工件表面轮廓自动追踪测量装置，包括执行测量工作台，在执行测量工作台上设有旋转安装组件，执行测量工作台控制旋转安装组在X轴、Y轴以及z轴上进行位置调节；旋转安装组件包括与连接柱固定连接的旋转传动板，旋转传动板中部沿圆周分布有若干传动齿牙，旋转传动板的截面由矩形和半圆组成，旋转传动板两端固定有限位挡板，限位挡板上开有圆弧限位滑槽，滑动导向转板两端设有与限位挡板滑动配合的的导向挡板，导向挡板上固定有滑动导柱，限位导柱与螺帽配合，滑动导向转板通过轴承安装有与传动齿牙相啮合的旋转限位丝杠，旋转限位丝杠一端与旋转电机连接，另一端滑动安装有夹持底盘。
[0006]进一步地，所述执行测量工作台包括U型工作台架，U型工作台架上滑动安装可沿Y轴进行移动的Y轴操作平台，Y轴操作平台上滑动安装有可沿x轴进行移动的X轴操作平台，Y轴操作平台的延伸板与设在U型工作台架上第一传动丝杠相配合，X轴操作平台的延伸板与安装在Y轴操作平台侧面的第二传动丝杠相配合，第二传动丝杠通过联轴器与第二执行电机连接，第一执行电机与第一传动丝杠连接，第二执行电机与第二传动丝杠连接；进一步地，所述X轴操作平台上固定有导向板和第三传动丝杠，第三传动丝杠贯穿导向板与第三执行电机连接，导向板的限位槽内滑动安装有与第三传动丝杠相配合的限位
连接板，限位连接板通过连接柱与旋转安装组件连接。
[0007]进一步地，所述夹持底盘内设有同心螺旋导轨，限位卡盘与夹持底盘螺纹配合，限位卡盘上沿圆周均布有若干限位导轨，夹持板滑动安装在限位导轨内，且夹持板底部与同心螺旋导轨相配合，夹持板上固定有弧形板。
[0008]一种复杂大工件表面轮廓自动追踪测量装置的方法，包括以下步骤：S1、待测复杂大工件放置在执行测量工作台的下平台上，调节旋转安装组件在XY平面的初始位置以及初始高度，启动测量；S2、第二执行电机工作带动第二传动丝杠工作，控制旋转安装组件上的镜头a和镜头b沿X轴方向进行移动，激光位移传感器实时采集镜头a的激光光强点到大工件表面的距离C，同时实时采集镜头b的激光光强点到大工件侧面的距离D，激光位移传感器的测量量程从激光光强点开始计算；S3、分别实时判断距离C是否在测量量程内且距离D是否大于测量量程的下限数值，若满足，则第二传动丝杠工作，带动X轴操作平台沿X轴方向移动，若距离C不在测量量程内，执行步骤S4并同时判断距离D是否小于测量量程的下限数值；S4、判断距离C是否大于测量量程的上限数值，若距离C大于测量量程的上限数值时，则执行步骤S5，若距离C小于测量量程的下限数值或距离D小于测量量程的下限数值时，则执行步骤S6;S5、控制第三传动丝杠转动，直至镜头a的光强点到大工件表面的距离等于测量量程的下限数值或镜头b的光强点到大工件表面的距离等于测量量程的下限数值时，第三执行电机停止工作，第二执行电机继续工作；S6、控制第三传动丝杠反向转动，直至镜头a的光强点到大工件表面的距离C等于测量量程的上限数值且距离D大于测量量程的下限数值时，第三执行电机停止工作，第二执行电机继续工作；S7、判断当工件表面的凸起高度大于测量量程且凸起切线的延长线与x轴正方向的夹角大于设定的角度阈值时，或凹槽深度大于测量量程且凹槽切线的延长线与x轴正方向的夹角的绝对值大于设定的角度阈值时，控制旋转安装组件转动并进行距离补偿；S8、判断镜头a在x轴方向上的移动距离是否大于待测工件的预设扫描长度，若小于待测工件的预设扫描长度，则重复执行步骤S2
‑
S7,若等于待测工件的预设扫描长度，则第一执行电机工作带动第一传动丝杠进行转动，判断第一传动丝杠带动旋转安装组件沿y轴上的移动是否等于一个扫描间距，若等于一个扫描间距，则第二执行电机控制第二传动丝杠进行反向转动，并重复执行步骤S2
‑
S7，直至镜头a在y轴方向上的移动距离是否大于待测工件的预设扫描宽度。
[0009]进一步地，镜头b垂直于镜头a。
[0010]进一步地凸起高度大于测量量程且凸起切线的延长线与x轴正方向的夹角大于设定的角度阈值时，采用凸起转角测量方法，具体步骤如下:A1、判断距离D是否等于第一安全距离阈值L1,若等于第一安全距离阈值L1,则第三执行电机工作，带动连接柱向靠近X轴操作平台的方向移动，实时判断距离C是否大于测量量程，若距离C大于测量量程，并判断距离D是否小于第一安全距离阈值L1且大于测量量程下限数值，若在范围内，执行步骤A2；
A2、第二执行电机停止工作，转动电机启动工作，直至启动转动时长等于设定转动时长t停止，第二执行电机重新启动工作；A3、控制第二执行电机工作，使得x轴操作平台继续沿x轴方向移动，重复执行步骤S3
‑
S6;A4、判断距离C是否等于第二安全距离阈值L2,若等于第二安全距离阈值L2时，则第二执行电机停止工作，转动电机启动反向转动，直至启动转动时长等于设定转动时长t停止；A5、第三执行电机反向工作，带动旋转安装组件沿z轴负方向移动进行距离补偿。
[0011]进一步地，当凸起高度大于测量量程且凸起切线的延长线与x轴正方向的夹角大于设定的角度阈值时，进行距离补偿，距离补偿公式为：H1=L2*sin45
°
。
[0012]进一步地，凹槽深度大于测量量程且凹槽切线与x轴负方向的夹角的绝对值大于设定的角度阈值时，采用凹槽转角测量方法，具体步骤如下:B1、自动调节镜头b进行180
°
的水平面转角调节，用于对镜头a下降时对工件表面进行测量，避免工件碰伤激光位移传感器的镜头；B2、判断距离D是否小于测量量程下限数值且距离C大于测量量程上限数值时，第二执行电机停止工作，转动电机启动工作，直至启动转动时长等于设定转动时长t停止，第二执本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复杂大工件表面轮廓自动追踪测量装置，包括执行测量工作台（1），其特征在于，在执行测量工作台（1）上设有旋转安装组件（2），执行测量工作台（1）控制旋转安装组（2）在X轴、Y轴以及z轴上进行位置调节；旋转安装组件（2）包括与连接柱（19）固定连接的旋转传动板（21），旋转传动板（21）中部沿圆周分布有若干传动齿牙（22），旋转传动板（21）的截面由矩形和半圆组成，旋转传动板（21）两端固定有限位挡板（23），限位挡板（23）上开有圆弧限位滑槽（24），滑动导向转板（25）两端设有与限位挡板（23）滑动配合的的导向挡板（251），导向挡板（251）上固定有滑动导柱（252），限位导柱（252）与螺帽配合，滑动导向转板（25）通过轴承安装有与传动齿牙（22）相啮合的旋转限位丝杠（26），旋转限位丝杠（26）一端与旋转电机连接，另一端滑动安装有夹持底盘（27）。2.根据权利要求1所述的一种复杂大工件表面轮廓自动追踪测量装置，其特征在于，所述执行测量工作台（1）包括U型工作台架（11），U型工作台架（11）上滑动安装可沿Y轴进行移动的Y轴操作平台（12），Y轴操作平台（12）上滑动安装有可沿x轴进行移动的X轴操作平台（13），Y轴操作平台（12）的延伸板与设在U型工作台架（11）上第一传动丝杠（14）相配合，X轴操作平台（13）的延伸板与安装在Y轴操作平台（12）侧面的第二传动丝杠（15）相配合，第二传动丝杠（15）通过联轴器与第二执行电机连接，第一执行电机与第一传动丝杠（14）连接，第二执行电机与第二传动丝杠（15）连接。3.根据权利要求2所述的一种复杂大工件表面轮廓自动追踪测量装置，其特征在于，所述X轴操作平台（13）上固定有导向板（16）和第三传动丝杠（18），第三传动丝杠（18）贯穿导向板（16）与第三执行电机（181）连接，导向板（16）的限位槽内滑动安装有与第三传动丝杠（18）相配合的限位连接板（17），限位连接板（17）通过连接柱（19）与旋转安装组件（2）连接。4.根据权利要求3所述的一种复杂大工件表面轮廓自动追踪测量装置，其特征在于，所述夹持底盘（27）内设有同心螺旋导轨（271），限位卡盘（28）与夹持底盘（27）螺纹配合，限位卡盘（28）上沿圆周均布有若干限位导轨（281），夹持板（29）滑动安装在限位导轨（281）内，且夹持板（29）底部与同心螺旋导轨（271）相配合，夹持板（29）上固定有弧形板（291）。5.一种复杂大工件表面轮廓自动追踪测量装置的方法，包括以下步骤：S1、待测复杂大工件放置在执行测量工作台（1）的下平台上，调节旋转安装组件（2）在XY平面的初始位置以及初始高度，启动测量；S2、第二执行电机工作带动第二传动丝杠（15）工作，控制旋转安装组件（2）上的镜头a和镜头b沿X轴方向进行移动，激光位移传感器实时采集镜头a的激光光强点到大工件表面的距离C，同时实时采集镜头b的激光光强点到大工件侧面的距离D，激光位移传感器的测量量程从激光光强点开始计算；S3、分别实时判断距离C是否在测量量程内且距离D是否大于测量量程的下限数值，若满足，则第二传动丝杠（15）工作，带动X轴操作平台（13）沿X轴方向移动，若距离C不在测量量程内，执行步骤S4并同时判断距离D是否小于测量量程的下限数值；S4、判断距离C是否大于测量量程的上限数值，若距离C大于测量量程的上限数值时，则执行步骤S5，若距离C小于测量量程的下限数值或距离D小于测量量程的下限数值时，则执行步骤S6;S5、控制第三传动丝杠（18）转动，直至镜头a的光强点到大工件表面的距离等于测量量
程的下限数值或镜头b的光强点到大工件表面的距离等于测量量程的下限数值时，第三执行电机（181）停止工作，第二执行电机继续工作；S6...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔远驰，魏鑫，韩烁，张萌，张嵩，李恒，王涛，徐凯，严虎，
申请(专利权)人：南京木木西里科技有限公司，
类型：发明
国别省市：