内孔直线沟道的在线定位系统技术方案

本实用新型专利技术涉及内孔直线沟道的在线定位系统，用以解决现有定位技术复杂、成本高的问题。本实用新型专利技术首先用光电式开关传感器的发射器照射待定位的工件的内孔端面；然后用设置在工件轴上的编码器进行计数；最后计算直线沟道中心线位置。本实用新型专利技术通过光电式开关传感器与编码器配合便实现了直线沟道的定位，方法操作简单、适应性强，结果准确可靠，成本低廉。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及数控加工过程中，被加工工件的定位方法。特别是内孔直线沟道加工过程中的定位及找正。
技术介绍
汽车无级变速器(CVT)锥盘是CVT系统中的关键零件，该零件形状复杂，加工难度较大。为保证加工精度和生产效率，需要车、磨复合加工装备才能满足生产要求。目前只有德国、日本等少数发达国家能够生产，其核心技术对外保密。如图1所示的CVT锥盘，内孔中有均匀分布的需要精密磨削的直线沟槽1，为提高磨削效率，在毛坯制造时预先加工有直线沟道，沟道磨削余量在0.2mm以内。为保证磨削精度和磨削效率，在进行沟道磨削之前必须对内孔直线沟道进行快速、精确定位和找正。在数控机床工件找正、定位时通常采用接触式寻边器。该方法在定位时，由于沟道有突起，工作时传感器可能会被损坏。图像处理的方法也可用于定位，但该方法的成本较高，具有较高防护等级的摄像装置通常价格十分昂贵，而且图像处理需要较为复杂的硬件系统和处理算法。为此，技术了一种内孔直线沟道的在线定位系统，能够方便地对工件进行定位。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种内孔直线沟道的在线定位系统，用以解决现有定位技术复杂、成本高的问题。为实现上述目的，本实 用新型的方案是:内孔直线沟道的在线定位系统，包括:内孔直线沟道的在线定位系统，包括:一个试验台架，用于固定发射器和接收器，并且旋转待定位工件；发射器用于发射光束照射待定位的工件的内孔端面，接收器用于接收反射光线，所述光束平行于待定位工件旋转轴线，垂直于内孔端面；编码器，用于测量待定位工件旋转角度；编码器、接收器均连接控制系统，控制系统用于监测接收器输出、编码器输出并进行定位计算。试验台架至少应该包括一个用于固定光电开关传感器的刀架检测工位、一个用于选择待定位工件的转台，一个安装在转台上的编码器。所述转台上设有卡装待测试工件的卡盘和驱动卡盘旋转的电机。所述控制系统输出电机控制信号，控制连接所述电机。所述接收器输出为经过光电转换的电信号输出。所述控制系统包括采集模块和数控计算机。本技术通过光电式开关传感器与编码器配合便实现了直线沟道的定位，方法操作简单、适应性强，结果准确可靠，成本低廉。附图说明图1 (a)、图1 (b)分别是CVT锥盘的内孔端面图和直线沟道局部示意图；图2是实施例1的定位原理图；图3是在线定位系统结构图；图4是发射器、接收器与CVT锥盘相对位置图；图5是光束轨迹示意图。具体实施方式以下结合附图对本技术做进一步详细的说明。本技术的方法适用于内孔上开设直线沟道的工件，对直线沟道进行定位和找正以适用于数控机床的后续磨削或其他操作。内孔直线沟道的在线定位系统由以下几部分组成:一个试验台架，用于固定发射器和接收器，并且旋转待定位工件；发射器用于发射光束照射待定位的工件的内孔端面，接收器用于接收反射光线，所述光束平行于待定位工件旋转轴线，垂直于内孔端面；编码器，用于测量待定位工件旋转角度；发射器和接收器连接控制系统，控制系统用于监测接收器输出，并根据接收器输出进行定位计算。如图3，发射器和接收器被构造为一个光电开关传感器14，检测电路15将光电转换之后的电信号传输到控制系统。试验台架至少应该包括一个用于固定光电开关传感器的刀架检测工位16、一个用于选择待定位工件的转台，一个安装在转台上的编码器10。转台上设有卡装待测试工件13的卡盘12和驱动卡盘旋转的电机11。编码器也将输出送入控制系统。控制系统包括采集模块和数控计算机。控制系统可采用数控系统，输出电机控制信号，控制连接所述电机。定位算法作为数控系统软件的子模块，安装在数控计算机中，通过编程实现。 定位方法介绍以带直线沟道的工件为待定位工件，如CVT锥盘。CVT锥盘零件的结构如附图1所示，其中心有一通孔，内孔一周分布有多个直线沟道。每个直线沟道之间都是等间距的，因此在定位时只需对找到一个直线沟道的中心线位置，就可以计算出余下沟道的中心线位置。发射器、接收器与CVT锥盘相对位置如图4所示(虚线表示发射和反射光束)，发射器发射光束与CVT锥盘转轴平行，垂直于内孔端面，光束运动轨迹光束运动轨迹是以转轴为圆心的同心圆，且必定与直线沟道轮廓有两个交点，如图5所示的三条同心圆轨(1、I1、III)迹都可以，但超出直线沟道轮廓显然是不行的。CVT锥盘的内孔端面可以形成有效的漫反射表面，因此设计了基于漫反射光电式开关的定位方法。在线定位方法的工作原理为:首先定义光电开关的两个状态，当光束照射在内孔端面时为低电平，计为O;当光束照射进沟道内则触发为高电平，计为I。工作中，从编码器的零位位置起始沿一个方向旋转锥盘，当采集到低电平时停止，计当前为初始位置，编码器脉冲数Ni。再次旋转锥盘，让光束沿着内孔端面照射，当光束照射至沟道位置时触发高电平，并记录当前编码器脉冲数N2;当光束移出沟道重新照射在内孔端面则变为低电平，记录当前编码器脉冲数N3。工作中的时序关系如附图2所示，黑色点表示内孔端面部分，空心点表示直线沟道内侧部分。根据记录的起点、上升沿和下降沿对应的编码器脉冲数，可以计算出内孔沟道中心线的位置(单位:角度)。设编码器一个圆周输出脉冲数为N，计算方法如下:初始位置:^权利要求1.内孔直线沟道的在线定位系统，其特征在于，包括: 一个试验台架，用于固定发射器和接收器，并且旋转待定位工件；发射器用于发射光束照射待定位的工件的内孔端面，接收器用于接收反射光线，所述光束平行于待定位工件旋转轴线，垂直于内孔端面； 编码器，用于测量待定位工件旋转角度； 编码器、接收器均连接控制系统，控制系统用于监测接收器输出、编码器输出并进行定位计算。2.根据权利要求1所述的内孔直线沟道的在线定位系统，其特征在于，试验台架至少应该包括一个用于固定光电开关传感器的刀架检测工位、一个用于选择待定位工件的转台，一个安装在转台上的编码器。3.根据权利要求2所述的内孔直线沟道的在线定位系统，其特征在于，所述转台上设有卡装待测试工件的卡盘和驱动卡盘旋转的电机。4.根据权利要求3所述的内孔直线沟道的在线定位系统，其特征在于，所述控制系统输出电机控制信号，控制连接所述电机。5.根据权利要求2所述的内孔直线沟道的在线定位系统，其特征在于，所述接收器输出为经过光电转换的电信号输出。6.根据权利要求3所述的内孔直线沟道的在线定位系统，其特征在于，所述控制系统包括采集模块和数控计算机。专利摘要本技术涉及内孔直线沟道的在线定位系统，用以解决现有定位技术复杂、成本高的问题。本技术首先用光电式开关传感器的发射器照射待定位的工件的内孔端面；然后用设置在工件轴上的编码器进行计数；最后计算直线沟道中心线位置。本技术通过光电式开关传感器与编码器配合便实现了直线沟道的定位，方法操作简单、适应性强，结果准确可靠，成本低廉。文档编号B24B49/12GK203109756SQ201320121430公开日2013年8月7日 申请日期2013年3月15日 优先权日2013年3月15日专利技术者杨芳, 李济顺, 刘春阳, 隋新, 王大举, 马伟, 薛玉君 申请人:河南科技大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
内孔直线沟道的在线定位系统，其特征在于，包括：一个试验台架，用于固定发射器和接收器，并且旋转待定位工件；发射器用于发射光束照射待定位的工件的内孔端面，接收器用于接收反射光线，所述光束平行于待定位工件旋转轴线，垂直于内孔端面；编码器，用于测量待定位工件旋转角度；编码器、接收器均连接控制系统，控制系统用于监测接收器输出、编码器输出并进行定位计算。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨芳，李济顺，刘春阳，隋新，王大举，马伟，薛玉君，
申请(专利权)人：河南科技大学，
类型：实用新型
国别省市：