[发明专利]一种凸轮从动件运动规律的标定装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于标定装置及方法领域，更具体地，涉及一种凸轮从动件运动规律的标定装置及方法。

背景技术

凸轮机构由于结构紧凑、可靠性高、从动件能够获得各种高速、复杂的运动规律，因此广泛应用于半自动化、自动化设备的控制。

凸轮做匀速转动，从动件的运动规律由凸轮轮廓以及从动件的约束方式决定，一般根据需要的从动件运动规律设计凸轮轮廓曲线以及从动件的约束即可获得需要的从动件运动规律。但是由于制造误差导致的凸轮轮廓误差以及装配导致的从动件约束误差等原因，使得从动件的实际运动规律与设计曲线并不完全一致。

随着自动化机械以及精密仪器对凸轮从动件定位精度的要求越来越高，原有的以从动件理论运动规律代替实际运动规律的开环控制方法已不能完全满足需要。对于凸轮机构的高精度定位，需要标定从动件的实际运动规律作为控制的参考基础。而目前还没有一种高精度、高效率的标定从动件实际运动规律的装置和方法，对如何提高凸轮从动件的运动规律的标定精度和效率从而实现高精度的运动控制仍然是本领域要解决的技术难题之一。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种凸轮从动件运动规律的标定装置及方法，其中通过采用激光位移传感器测量头实现非接触式测量，有效保证标定的精度和效率，并针对被测对象在激光位移传感器测量参考位置测量精度最高，在量程极限位置测量精度降低的特点，通过设计三维位置调节工装快速调整被测对象表面与测量头之间的距离，保证被测表面测量起始点在激光位移传感器测量精度最高的参考距离位置，具有标定速度快，标定精度高等优点。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提出了一种凸轮从动件运动规律的标定装置，其特征在于，包括机架、凸轮副机构、激光检测机构和控制装置，其中：

该凸轮副机构固装在所述机架上，其包括相互配合的凸轮机构和凸轮从动件，所述凸轮从动件上固联有随动标定辅具；

该激光检测机构包括平面二维调整平台、高度调整平台和激光位移传感器测量头，其中，所述平面二维调整平台水平安装在固定于所述机架上的支撑架上，并且其通过直角支承座安装有竖直布置的所述高度调整平台；所述激光位移传感器测量头通过一体式夹持器固装在所述高度调整平台上，并置于所述随动标定辅具的上方；

该控制装置用于控制所述凸轮机构、凸轮从动件和随动标定辅具动作，并控制所述激光位移传感器测量头进行在线测量，根据测量获得的数据得出凸轮从动件的运动规律。

作为进一步优选的，所述控制装置包括伺服电机、运动控制卡和CPU单元，其中，所述伺服电机用于实时驱动所述凸轮机构运动，所述运动控制卡通过伺服驱动器控制所述伺服电机动作，所述CPU单元通过数据线与所述运动控制卡及用于控制所述激光位移传感器测量头的激光位移传感器控制器相连。

作为进一步优选的，所述随动标定辅具的被测表面为所述激光位移传感器测量头发射激光束与其相交的平面；所述激光位移传感器测量头输出的激光束与该被测表面垂直相交，并且所述被测表面的表面粗糙度的算术平均偏差值介于0.8微米到3.2微米之间。

作为进一步优选的，当所述凸轮机构的实际装配初始相位角为其设计初始相位角时，所述随动标定辅具被测表面距所述激光位移传感器测量头激光发射面的距离为预设的测量参考距离。

按照本发明的另一方面，提供了一种凸轮从动件运动规律的标定方法，其包括如下步骤：

1)将所述伺服电机运动到其旋转编码器的零点位置，以此位置对应的所述随动标定辅具的位置作为初次测量的测量起始位置，然后调节所述平面二维调整平台使所述激光位移传感器测量头发射的激光投射到所述随动标定辅具被测表面中心位置；

2)根据所述激光位移传感器测量头测得的被测表面的位置数据调节所述高度调整平台的高度，使得所述随动标定辅具被测表面距所述激光位移传感器测量头激光发射面的距离为预设的测量参考距离；

3)通过控制装置控制所述凸轮机构、凸轮从动件以及随动标定辅具做匀速运动，所述激光位移传感器测量头开始连续测量，测得的所述随动测量辅具的位移变化数据用于标定凸轮从动件的运动规律；