小阿贝误差三维测量系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种小阿贝误差三维测量系统，其特征是：设置机械传动单元中具有X向组件、Y向组件和Z向组件，用于夹持传感器的Z向夹头固定设置在Z向组件中的Z向滑座上；设置由光栅尺和光栅头构成的各光栅组件分别是：X向光栅组件、Y向光栅组件和Z向光栅组件。本实用新型专利技术应用于热变形检测中具有高效、准确和简单的技术效果，能有效减小阿贝误差。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术是涉及一种测量热变形的小阿贝误差三维测量系统。
技术介绍
在现代精密机械与仪器工程技术中，温度引起的热误差占仪器精度全误差的 40 70%，已成为影响其性能及精度的关键因素。准确测量出实验对象的热变形特性，是机械热误差理论与应用研究的根本保障。为实现在温度场环境下精确测量机械零件热变形，本申请的专利技术人此前已提出过两项中国专利一申请，一项是申请号为99211681. 3，名称为精密零件热变形高精度测量装置的专利申请，但是，该装置一方面只能用于二维测量，另一方面无法实现数控，因而限制了其测量功能；另一项是申请号为200410014822. 1，名称为三维高精度多功能热变形实验装置的专利申请，该装置可以实现三维测量，恒温箱具有温度数显功能。但是，由于人工操作工作台X向、Y向与Z向运动使操作复杂，人工读数的测量工作量大，实验费时，数据统计缓慢，数学建模效率较低。测量精度具有时效性的特点，即恒温箱内实验装置以铁为主体结构，主体结构具有温度变形特征，实验装置自身热误差难以避免；不仅如此，该装置的主体结构采用了传统叠加式三维工作台的结构方式，阿贝误差影响严重；也由于结构叠加， 存在工作台运动到导轨边缘力变形影响严重的现象，导致实验装置本体综合误差较大。为保持高精度，需定期给予整个实验装置进行误差修正，由此带来维护成本的增加。此外，装置对于不同恒温箱提供不同温度场环境时，由于实验装置无法移动，从而不具有通用性，限制了实际使用。
技术实现思路
本技术是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种应用于热变形检测中的高效、准确、简单的小阿贝误差三维测量系统，以期能够在机械加工制造企业中得到广泛的实际应用。本技术小阿贝误差三维测量系统的结构特点是设置机械传动单元中具有X向组件，是在X向导轨座上固定设置X向导轨，并有X向滑块与所述X向导轨滑动配合，在所述X向滑块上固定设置X向滑座；Y向组件，在Y向导轨座上固定设置Y向导轨，并有Y向滑座与所述Y向导轨滑动配合；所述Y向导轨座与X向滑座为固联；所述X向导轨的上表面与Y向导轨的上表面处在同一平面上；Z向组件，是在Z向底座上固定设置安装有Z向导轨的Z向导轨座，Z向滑块与Z 向导轨滑动配合，Z向滑座固定设置在Z向滑块上；用于夹持传感器的Z向夹头固定设置在 Z向滑座上；平衡组件，在Z向导轨座的顶部固定设置转向滚轮，支承在所述转向滚轮上的钢丝绳一端连接Z向滑座，另一端设置悬吊平衡锤，以所述平衡锤作为Z向滑座及Z向夹头的配重块；设置测量单元中由光栅尺和光栅头构成的各光栅组件分别是X向光栅组件，在所述X向导轨座的侧部设置X向400光栅尺，对应设置的X向光栅头固定设置在所述X向滑座的侧部；Y向光栅组件，在所述Y向导轨座的侧部设置Y向250光栅尺，对应设置的Y向光栅头固定设置在Y向滑座的侧部；Z向光栅组件，在所述Z向导轨座上设置Z向250光栅尺，对应设置的Z向光栅头固定设置在Z向滑座的侧部。传感器是采用传感器自身具有0 2mm测量行程的微量运动位移测量装置。与已有技术相比，本技术的有益效果体现在1、本技术测量装置在测量时，传感器中心线延长线与X、Y轴相互垂直并相交，即三线共点，相对于二维共平面工作台，可有效减小X、Y方向阿贝误差。2、本技术X向导轨12与Y向导轨5的导轨面在同一个水平面内，不仅可以有效的减小Z向阿贝误差，而且由于Y向组件内嵌于X向组件中，使工作台在Y向导轨上运行时刚度得到增强，减小了力变形误差影响。3、本技术测量装置使用了平衡锤与Z向导轨组件相连接，使得传感器在做上下运动时更加快捷方便，同时减低了能耗。4、本技术检测重复性好、精度高、误差小、检测效率高、测量范围广。附图说明图1为本技术结构示意图；图2为本技术平衡组件结构示意图；图3为本技术计算机信号处理单元方框图；图中标号1为Z向滚珠丝杆、2为Z向滑座、3传感器、4为Z向夹头、5为Y向导轨、6为Y向电机、7为Y向滚珠丝杆、8为X向滑块、9工作台、10为Y向滑座、11为Y向250 光栅尺、12为X向导轨、13为Y向光栅头、14为X向滚珠丝杆、15为Z向电机、16为Z向导轨、17为Z向滑块、18为Z向光栅头、19为X向电机、20为Z向250光栅尺、21为Z向导轨座、22为Z向底座、23为X向滑座、24为X向光栅头、25为X向400光栅尺、26为X向导轨座、27转向滚轮、观钢绳、四钢丝绳挂钩、30平衡锤、31为Y向导轨座。具体实施方式参见图1、图2，本实施例中设置机械传动单元中具有X向组件，是在X向导轨座沈上固定设置X向导轨12，并有X向滑块8与X向导轨12滑动配合，在X向滑块8上固定设置X向滑座23 ；Y向组件，在Y向导轨座31上固定设置Y向导轨5，并有Y向滑座10与Y向导轨 5滑动配合；Y向导轨座31与X向滑座23为固联；X向导轨12的上表面与Y向导轨5的上表面处在同一平面上；Z向组件，是在Z向底座22上固定设置安装有Z向导轨16的Z向导轨座21，Z向4滑块17与Z向导轨16滑动配合，Z向滑座2固定设置在Z向滑块17上；用于夹持传感器 3的Z向夹头4固定设置在Z向滑座2上；平衡组件，在Z向导轨座21的顶部固定设置转向滚轮27，支承在转向滚轮27上的钢丝绳28 一端通过钢丝绳挂钩四连接Z向滑座2，另一端悬吊有平衡锤30，以平衡锤30 作为Z向滑座2及Z向夹头4的配重块；设置测量单元中由光栅尺和光栅头构成的各光栅组件分别是X向光栅组件，在X向导轨座沈的侧部设置X向400光栅尺25，对应设置的X向光栅头M固定设置在X向滑座23的侧部；Y向光栅组件，在Y向导轨座31的侧部设置Y向250光栅尺11，对应设置的Y向光栅头13固定设置在Y向滑座10的侧部；Z向光栅组件，在Z向导轨座21上设置Z向250光栅尺20，对应设置的Z向光栅头18固定设置在Z向滑座2的侧部。各光栅头与光栅尺之间的间隙保持在1 1. 5mm图1所示，由带行星减速器的X向电机19通过X向滚珠丝杠14带动X向滑座23 在X向导轨12上滑移；由带行星减速器的Y向电机6通过Y向滚珠丝杠7带动Y向滑座 10在Y向导轨5上滑移；由带行星减速器的Z向电机15通过Z向滚珠丝杠1带动Z向滑块17在Z向导轨16上滑移。传感器3通过Z向夹头4固定在Z向滑座2上，Z向组件的运动带动传感器3上下移动，使得传感器3与测量表面接触并有一定行程的压缩；设置传感器3是量程为0 2mm的微量程传感器，用于测量工件表面热变形变化值；工作台9固定在Y向滑座31上，由 X向组件和Y向组件带动工作台9在水平面内运动，工作台9与Y向导轨的导轨面平行，传感器3与工作台9垂直，传感器3是采用传感器自身具有0 2mm测量行程的微量运动位移测量。具体实施中，设置计算机信号处理单元，由数据采集卡、调理电路、运动控制、开关控制、状态指示以及传感器组成。整个程序采用windows操作界面，由计算机菜单及按钮实现不同的测量控制方式，根据测量控制方式，实时地控制数据采集卡对数据测量单元的测量数据进行采集，并能够根据用户操作进行数据分析处理以及数据打印及存储(图3所示)°测量时，Z向滑座2带动传感器3实现Z向大尺寸运动，在测量工件Z向热变形表面时，Z向滑座2静止，由传感器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：苗恩铭，郭裕聪，刘善林，洪占勇，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：实用新型
国别省市：