[发明专利]一种基于接触式测头的自动柔性检具检测系统

说明书

(一)技术领域

在发明人已公开的《一种机械产品尺寸误差的柔性检具检测方法》(发明专利：200410018100.3)基础上，本发明公开一种基于接触式测头的自动柔性检具检测系统，用于机械产品尺寸误差的快速量化检测。

(二)背景技术

检具是目前机械制造领域最常用的尺寸误差检验工件之一。目前，市场上所用检具基本都是人工目测式机械检具。在检具开发过程中，人们需要根据工件的外型特别设计和加工出与工件相匹配的型面、特征点、定位孔等，整个过程相当于制造一个与工件外形一致的钢性模型。通常，在被测工件和检具检测型面之间留有一固定间隙，比如3毫米。使用时，由操作员用塞尺测量间隙的大小，目测塞尺读数来确定工件与检具型面(理论值或名义值)之间的尺寸误差。这种检测方式决定了传统专用检具与产品之间的一一对应性，即一种产品的检具只能专用于该种产品而不能用作另一种产品的误差测量，测量速度也大大受到人工操作的限制。此外，传统检具只能对产品的误差进行定性或精度很低的定量检测，无法提供高精度定量误差数据。为了保证产品型面尺寸的误差测量精度，对于检具型面的加工精度要求较高，设计也较复杂，导致检测费用上升，一般情况下，检具成本要占到同一产品模具成本的百分之五十以上。

在发明人已经公开的《一种机械产品尺寸误差的柔性检具检测方法》(发明专利：200410018100.3)中，描述了一种基于柔性可调式工装、非接触式测头、三维设计模型的柔性检具检测方法。但是，由于非接触式测头通常费用较高，不利于在中小企业中推广使用。在柔性检具的实施过程中需要一种成本低、使用更加方便的自动检具实施方案。

(三)发明内容

本发明公开的是“一种基于接触式测头的自动柔性检具检测系统”，基于发明人已经公开的柔性检具检测方法原理，采用低成本的带通讯口接触式测头，选用高强度工业型材、螺纹孔阵列、多关节铰链、带锁定机构液压伸缩杆的任意一种或其混合结构作可调式工装，通过控制器实现一对多即一套柔性检具稍作调整就可以完成对不同工件的自动、快速、定量检测，大大减少传统人工目测检具的使用量，提高检测效率，并可对产品进行100％检测或在线测量，减少或消除废品。为了实现此目的，本发明采取了如下的技术方案：

本发明所述的一种基于接触式测头的自动柔性检具检测系统，包括可调式工装、测头座、带通讯口接触式测头、控制器、软件以及主控计算机，其特征在于：系统采用可调式柔性工装固定工件、采用带通讯口接触式测头测量相对误差。测头安装在可以自由调节测头安装角度的测头座上，通过控制器，一个或多个测头与主控计算机连接，由主控计算机及软件控制测量数据的采集和处理，实现工件误差的自动检测。

可调式工装可以是工业型材、螺纹孔阵列、多关节铰链、带锁定机构的液压伸缩杆的任意一种或多种的混合结构。通过调整工装结构，可以很容易将一个柔性检具用于不同工件的测量。尤其是同一产品的不同型号，采用柔性工装可以大大节省检具加工时间和检具材料使用量，减少资源浪费。

测头座是专门设计的具备球头杆的多关节机构。两块分离的硬质材料如工业用铝合金当中加工形成一个球形腔体，用锁紧螺杆将这两块材料夹紧抱死球头固定球头杆的姿态；松开螺杆时，球头杆可以自由转动姿态。球头杆的另一头有螺纹，球头杆带螺纹一端拧入测头固定块的带锁紧切口的螺纹孔，锁紧切口用螺杆拧紧固定测头固定块。测头固定块的另一端是带锁紧切口通孔，该通孔和测头安装杆配合，拧紧锁紧切口螺丝即可固定测头。球头杆和测头安装块之间的带锁紧切口螺纹连接同时可以用作测头的上下位置微调。该测头座方案具备结构简单、方便安装、容易加工、容易调整、牢固可靠等特点，非常适合接触式测头的固定和安装调整。

接触式测头为成熟的容栅式或电感式位移传感器，也可以是“带阻尼脉冲式主动测量直线位移传感器”(发明人已申请专利)。采用这类接触式传感器不仅成本比非接触式传感器要低许多，而且技术成熟、可靠。本发明公开的方案中，所用接触式测头具备可以在工业环境下可靠工作的通讯口，该通讯口和外部控制器或计算机连接，上传测量数据供进一步处理。

控制器的主要作用是实现与接触式测头通讯。控制传感器按指定的方式完成工作方式设定、测量数据采集等，同时实现一个控制器对多个测头数据的管理，包括测头工作方式设置、测量数据采集、预处理、显示或上传给上位控制计算机等。除对一个或一个以上测头进行控制和管理外，控制器也包括外部触发信号(如“测量开始”等)的监控和处理。