[发明专利]自动换刀装置空间复合凸轮廓面精度检测装置和方法

说明书

本发明公开了一种自动换刀装置空间复合凸轮廓面精度检测装置和方法，该装置和方法首先基于四个激光位移传感器和一个编码器实现了空间复合凸轮廓点精度的测量，进而利用数据采集和上位机所获得的数据，得到空间复合凸轮轮廓曲线，并据此计算得到空间复合凸轮轮廓精度随换刀次数的变化规律；本装置和方法可实现自动换刀装置空间复合凸轮廓面精度的检测和质量评价。

技术领域

本发明属于自动换刀装置精度检测领域，特别是一种自动换刀装置空间复合凸轮廓面精度检测装置和方法。

背景技术

空间复合凸轮是自动换刀装置的关键零件，由平面沟槽凸轮和弧面分度凸轮两部分组成。换刀机械手的插、拔刀动作由平面沟槽凸轮机构驱动完成，换刀机械手的回转动作由弧面分度凸轮机构驱动完成。空间复合凸轮结构简单紧凑，重量轻，节省空间，在同等条件下，凸轮式自动换刀装置的换刀时间短，但长时间使用后也会出现磨损，导致凸轮廓面形状发生变化，进而导致换刀机械手不能按照预期的运动规律运动，因此对空间复合凸轮的廓面精度进行实时在线检测，对于提高自动换刀装置的精度保持性和可靠性有着十分重要的意义。

目前国内对于空间复合凸轮精度检测的研究不足，特别是对于弧面分度凸轮精度的检测。专利号为CN103115588A的专利公开了一种可变中心距的弧面凸轮分度机构精度检测实验台，专利号为CN103604602A的专利公开了一种弧面凸轮分度机构动态性能测试试验台，目前的检测装置和方法都只是针对弧面分度机构的输出精度进行测量，但是对于弧面分度凸轮廓面精度的检测只能依靠三坐标机实现，但由于三坐标机测量的成本高，效率低，而且需要将空间复合凸轮从自动换刀装置拆下，无法满足实时在线测量的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自动换刀装置空间复合凸轮廓面精度检测装置和方法，以实现自动换刀装置空间复合凸轮廓面精度的检测和质量评价。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种自动换刀装置空间复合凸轮廓面精度检测装置，包括第一激光位移传感器、第二激光位移传感器、第三激光位移传感器、旋转编码器、工控机；

所述第一激光位移传感器用于对停歇期的弧面分度凸轮廓面进行测量；所述第二激光位移传感器用于对分度期的弧面分度凸轮廓面进行测量；所述第三激光位移传感器用于对平面沟槽凸轮廓面精度进行检测；所述第四激光位移传感器用于测量空间复合凸轮所在轴的圆跳动，以对空间复合凸轮廓面精度测量结果进行补偿；所述旋转编码器用于对空间复合凸轮所在轴的旋转精度进行测量；所述工控机设有坐标设定模块、传感器位置标定模块、数据采集模块、精度计算模块；

所述坐标设定模块用于设定参考坐标系：包括建立固定坐标系σ₀(O₀-X₀Y₀Z₀)；分别建立与第一激光位移传感器、第二激光位移传感器、第三激光位移传感器固连的坐标系σ_k(O_k-X_kY_kZ_k)，k＝1,2,3和空间复合凸轮固连的坐标系σ(O-XYZ)；所述坐标系σ₀与坐标系σ在初始时重合；

所述传感器位置标定模块用于获得第一激光位移传感器所发射光线相对于第一激光位移传感器固连的坐标系的方向角、第二激光位移传感器所发射光线相对于第二激光位移传感器固连的坐标系的方向角、第三激光位移传感器所发射光线相对于第三激光位移传感器固连的坐标系的方向角、固定坐标系原点在第一激光位移传感器固连的坐标系的坐标、固定坐标系原点在第二激光位移传感器固连的坐标系的坐标、固定坐标系原点在第三激光位移传感器固连的坐标系的坐标；

所述数据采集模块用于采集自动换刀装置第i次换刀时，空间复合凸轮的旋转角度、第k个激光位移传感器到空间复合凸轮轮廓面上被测点P_ijk的距离以及第四激光位移传感器到空间复合凸轮所在轴被测轴段表面的距离；