[发明专利]基于直驱式电机的凸轮轮廓检测系统

权利要求书

1.一种基于直驱式电机的凸轮轮廓检测系统，其特征在于包括：直驱式电机(1)、同轴固定设于直驱式电机(1)的转子(1-2)上的用于带动凸轮(10)同步同轴旋转的心轴(5)、水平设于凸轮(10)一侧的丝杠螺母副(3)、设于该丝杠螺母副(3)的活动螺母(3-1)上的激光测量头(2)、用于测量所述活动螺母(3-1)的水平位移量的光栅尺位移传感器(4)、设于直驱式电机(1)的固定座(1-1)中的用于检测所述转子(1-2)的旋转角度的圆光栅、以及工控机；

所述工控机控制所述直驱式电机(1)和丝杠螺母副(3)动作，并根据所述激光测量头(2)、光栅尺位移传感器(4)和圆光栅测得的数据得出凸轮(10)的外轮廓数据。

2.根据权利要求1所述的基于直驱式电机的凸轮轮廓检测系统，其特征在于：所述丝杠螺母副(3)的丝杆(3-2)与一步进电机(7)传动相连；

所述工控机包括：用于实时控制所述直驱式电机(1)和步进电机(7)动作的运动控制卡，与所述激光测量头(2)相连的用于实时检测激光测量头(2)与凸轮(10)的外轮廓的间距的激光位移传感器采集卡，与所述光栅尺位移传感器(4)和圆光栅相连的编码器计数卡，以及通过系统总线与所述运动控制卡、激光位移传感器采集卡和编码器计数卡相连的CPU单元；

所述运动控制卡通过一伺服驱动器与所述直驱式电机(1)相连，所述圆光栅的检测信号输出端(1-3)与该伺服驱动器的反馈信号输入端相连；运动控制卡同时通过一步进电机驱动器控制步进电机(7)动作。

3.根据权利要求2所述的基于直驱式电机的凸轮轮廓检测系统，其特征在于：在所述凸轮(10)的旋转角度为θ_i时，测得的凸轮(10)的外轮廓与激光测量头(2)的间距即第一间距测量值为l_Ti；同时，光栅尺位移传感器(4)测量得的所述活动螺母(3-1)在水平方向与光栅尺位移传感器(4)的硬零位(l₀)的间距即第二间距测量值为l_Mi，i＝1，2，3...n；i为凸轮(10)旋转一周的过程中同时检测所述第一、第二间距测量值l_Ti、l_Mi的次数，0°≤θ_i＜360°；

所述数控系统的检测方法包括：

A)、将激光测量头(2)与心轴(5)的外圆的间距即第一间距l_T0控制在激光测量头(2)的量程内，然后检测并记录所述第一间距l_T0，同时检测并记录所述活动螺母(3-1)在水平方向与所述硬零位(l₀)的间距即第二间距l_M0；

B)、若已知凸轮(10)的外轮廓数据ρ＝ρ(θ)，则在开始控制凸轮(10)旋转一周的同时，控制激光测量头(2)相对凸轮(10)的外轮廓按照ρ＝ρ(θ)+l_T0的轨迹运动；同时，控制所述第一间距测量值l_Ti始终处于激光测量头(2)的量程内，并获取与凸轮(10)的旋转角度θ_i相对应的所述第一、第二间距测量值l_Ti、l_Mi；

C)、由心轴直径和所述l_T0、l_M0、l_Ti、l_Mi，计算出凸轮(10)的极径测量值ρ_i(θ_i)：

ρi(θi)=12φd+(lT0-lTi)+(lM0-lMi)]]>

D)、将所述极径测量值ρ_i(θ_i)与所述外轮廓数据ρ＝ρ(θ)相比较，得出凸轮(10)的外轮廓加工误差。

4.根据权利要求2所述的基于直驱式电机的凸轮轮廓检测系统，其特征在于：在所述凸轮(10)的旋转角度为θ_i时，测得的凸轮(10)的外轮廓与激光测量头(2)的间距即第一间距测量值为l_Ti；同时，光栅尺位移传感器(4)测量得的所述活动螺母(3-1)在水平方向与光栅尺位移传感器(4)的硬零位(l₀)的间距即第二间距测量值为l_Mi，i＝1，2，3...n；i为凸轮(10)旋转一周的过程中同时检测所述第一、第二间距测量值l_Ti、l_Mi的次数，0°≤θ_i＜360°；

所述数控系统的检测方法包括：

a)、将激光测量头(2)与心轴(5)的外圆的间距即第一间距l_T0控制在激光测量头(2)的量程内，然后检测并记录所述第一间距l_T0，同时检测并记录所述活动螺母(3-1)在水平方向与所述硬零位(l₀)的间距即第二间距l_M0；

b)、若未知凸轮(10)的外轮廓数据，则在开始控制凸轮(10)旋转一周的同时，控制丝杠螺母副(3)的活动螺母(3-1)根据激光测量头(2)测得的所述第一间距测量值为l_Ti的大小做靠近或远离凸轮(10)的直线位移，以控制所述第一间距测量值l_Ti始终处于激光测量头(2)的量程内，并获取与凸轮(10)的旋转角度θ_i相对应的所述第一、第二间距测量值l_Ti、l_Mi；

c)、由心轴直径和所述l_T0、l_M0、l_Ti、l_Mi，计算出凸轮(10)的极径测量值ρ_i(θ_i)：

ρi(θi)=12φd+(lT0-lTi)+(lM0-lMi).]]>