[发明专利]一种微小间隙非接触测量调控装置及方法

权利要求书

1.一种微小间隙非接触测量调控装置，其特征在于：包括加工工具(1)、标定物(2)、机床本体(3)、非接触式位移传感器(4)、传感器工装(5)、待加工元件(6)、导轨(7)、传感器电源(8)、传感器控制器(9)、导轨电源(10)、导轨控制器(11)和计算机控制系统(12)，其中，

所述加工工具(1)和标定物(2)置于机床本体(3)上；

所述非接触式位移传感器(4)安装在传感器工装(5)上，可以实现非接触式位移传感器(4)在Z方向的移动；

所述传感器工装(5)、待加工元件(6)安装在导轨(7)上，可以实现非接触式位移传感器(4)在X方向和Y方向的移动；

所述传感器电源(8)、传感器控制器(9)一端与非接触式位移传感器(4)相连，另一端与计算机控制系统(12)相连，用于设置非接触式位移传感器(4)的相关参数，并接收非接触式位移传感器(4)所测量的数据；

所述导轨电源(10)、导轨控制器(11)一端与非接触式位移传感器(4)相连，另一端与计算机控制系统(12)相连，用于通过软件控制非接触式位移传感器(4)在X方向和Y方向的移动以实现对标定物和工具的相对位置的测量；

用非接触式位移传感器(4)测量标定物(2)最低点和加工工具(1)最低点，最低点测量通过在X和Y方向扫描标定物(2)和加工工具(1)最低点附近，可通过非接触式位移传感器(4)在两个方向上分别获得波形，确定二者最低点坐标，计算之间的相对位置差，通过移动机床本体(3)将标定物(2)置于待加工元件(6)表面的加工点上，并逐渐移动机床使其刚好接触加工点，记录此时的坐标值，再根据标定物(2)与加工工具(1)之间的坐标差值进行坐标换算，并将机床移动到相应位置，即可让加工工具(1)刚好接触待加工元件(6)表面；

非接触式位移传感器(4)是光谱位移传感器、激光位移传感器或者声波位移传感器，通过发射光波或声波信息非接触式的探测其与标定物或者工具表面的距离，具有采样频率高、响应速度快的特点；

传感器工装(5)是手动或电动进行Z方向高度的高精度调节功能，工装与导轨的垂直度较高，保证位移传感器发射的光束或声波垂直入射到标定物和工具表面，导轨电源(10)为电动或手轮控制方式，通过计算机控制系统(12)控制其在水平面上的高精度移动；

通过调节传感器工装(5)上沿Z方向的滑板调节非接触式位移传感器(4)的高度，使其位于非接触式传感器可以响应的高度范围内，通过调节导轨(7)使得位移传感器置于标定物的正下方，标定物可以是针尖、含有示数表的探针或对刀仪；

通过调节导轨(7)可以使得位移传感器置于工具的正下方，工具是各种形状的刀具、喷嘴、抛光头，通过调节传感器工装(5)上沿Z方向的滑板调节非接触式位移传感器(4)的高度，使非接触式传感器位于可以响应的高度范围内；

计算机控制系统(12)包括非接触式位移传感器控制模块，导轨移动控制模块、标定物与加工工具(1)所处坐标读取模块、数据处理分析模块；

该装置共有两个方面的功能：首先是对标定物(2)或者加工工具(1)进行测量功能，然后是实现加工工具(1)与待加工元件(6)之间间隙的控制与调节功能；针对第一方面：通过将非接触式位移传感器(4)安装在传感器工装(5)上并调节至合适的测试高度，通过在X和Y方向分别移动导轨(7)，根据计算机控制系统(12)中非接触式位移传感器控制模块读取标定物在X和Y方向上高度的数据，标定出标定物最低点的坐标值，之后通过移动工具，将加工工具(1)置于非接触式位移传感器(4)正上方合适高度处，再次通过在X和Y方向分别移动导轨，根据计算机控制系统(12)中非接触式位移传感器控制模块读取工具在X和Y方向上高度的数据，标定出加工工具(1)最低点的坐标值；第二方面：首先根据获得的两个坐标值得到两者之间的位置差，然后通过移动机床本体(3)将标定物置于待加工元件(6)的加工点表面，并逐渐移动机床使其刚好接触待加工元件(6)表面，记录此时的坐标值，再根据标定物(2)与加工工具(1)之间的坐标差值进行坐标换算，并将机床移动到相应位置，即可让加工工具(1)刚好接触待加工元件(6)表面。