电接触反馈的绝缘材料表面高度测量装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种电接触反馈的绝缘材料表面高度测量装置及方法，其中，该装置包括：导电杆用于与工件表面接触时随进给上移至接触导电端子产生短路信号；导轨用于为导电杆提供轨道，使导电杆随进给上下滑动；第一绝缘支架用于将电接触反馈的绝缘材料表面高度测量装置固定在加工机床的Z轴上；第二绝缘支架用于将导电杆固定在导轨的滑块上；电接触运动反馈系统用于向加工机床发出进给或停止的运动命令，当检测到短路信号时记录导电杆与工件表面接触点的Z轴方向位置，通过记录多个Z轴方向位置得到高度分布集合，并通过偏差确定工件表面的不平整度。该装置结构紧凑小巧，易于与机电数控系统集成，降低了绝缘工件表面位置的快速测量和调整的难度。

【技术实现步骤摘要】
电接触反馈的绝缘材料表面高度测量装置及方法
本专利技术涉及微细特种加工
，特别涉及一种电接触反馈的绝缘材料表面高度测量装置及方法。
技术介绍
微细特种加工一般采用计算机数控实现刀具相对工件的精确走位以获得较好的加工精度。工件的安装误差直接影响加工零件的精度，为实现工件上较高精度加工，需要在加工前对工件进行调平或确定对于加工系统的相对位置，即找正过程。对于导电材料工件找正可以直接采用电接触法对刀找正，精度高且方便快捷。其基本原理：刀具作为电极的一极和导电工件作为电极的另一极，将这两极分别接电源正负极；刀具电极在数控软件控制下按照预定速度、路线进给，当刀具电极与工件接触的瞬间产生短路信号，计算机检测到这个信号后记录当前刀具位置。在工件表面多点重复上述步骤，可以分别测量出工件表面高度和相对于机床系统的安装误差，根据此测量得到的误差，进而可以调整工件位置到允许值范围内，即实现了工件找正安装过程。当工件为绝缘材料时，刀具电极(或工具电极)与工件接触时不能产生短路信号，无法直接应用现有的电接触法实现工件找正。现有的绝缘材料工件找平的方法主要有：(1)CCD(Charge-coupledDevice，电荷耦合元件)目视测间隙辅助找平：缺点是操作繁琐，精度差，对操作者要求高；(2)微力矩传感器辅助找平：测量精度直接依赖力矩传感器的分辨精度，造价较高，且对工件表面粗糙度和刚度敏感；(3)标准片测间隙辅助找平：不适用工件表面凹凸不平的情况，且测量精度受到标准片大小和形状的限制；(4)超声波测加工间隙法：这是一种间接实现工件找平的方法，受工作台结构限制，操作复杂，受环境影响大。因此，现有方法难以实现低成本、高精度快捷地对绝缘材料工件表面高度测量和找平。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种电接触反馈的绝缘材料表面高度测量装置。本专利技术的另一个目的在于提出一种电接触反馈的绝缘材料表面高度测量方法。为达到上述目的，本专利技术一方面提出了电接触反馈的绝缘材料表面高度测量装置，包括：导电杆和导电端子，所述导电端子和所述导电杆分别连接电源两极，其中，所述导电端子用于与所述导电杆接触时产生短路信号，所述导电杆用于与工件表面接触时随进给上移至接触所述导电端子产生所述短路信号；导轨，用于为所述导电杆提供轨道，使所述导电杆随进给上下滑动；第一绝缘支架，用于将所述电接触反馈的绝缘材料表面高度测量装置固定在加工机床的Z轴上；第二绝缘支架，用于将所述导电杆固定在所述导轨的滑块上；电接触运动反馈系统，用于向所述加工机床发出进给或停止的运动命令，当检测到所述短路信号时记录所述导电杆与工件表面接触点的Z轴方向位置，通过记录多个Z轴方向位置得到所述工件表面的高度分布集合，并分析所述高度分布集合的集合偏差确定所述工件表面的不平整度。本专利技术实施例的电接触反馈的绝缘材料表面高度测量装置，通过定长导电杆的力传递和导电作用来产生电接触短路信号，利用电接触运动反馈系统接收到电接触短路信号，并瞬间记录当前绝缘材料表面位置，实现测量获得此接触点的单点高度，再通过上述过程进行多点测量，可测得材料表面各点的高度，得到其偏差值对绝缘材料表面找正。本专利技术实施例可以利用低压电接触实现非平整非导电表面高度的精确测量，测量装置成本低、操作方便，且易于与机电数控系统集成，可以集成应用到各种加工机床上，通过数控程序可实现全自动化测量过程，实现绝缘工件表面位置的快速测量和调整，降低了操作难度。另外，根据本专利技术上述实施例的电接触反馈的绝缘材料表面高度测量装置还可以具有以下附加的技术特征：进一步地，在本专利技术的一个实施例中，还包括：弹簧，用于在所述定长导电杆不受外力时，保持所述定长导电杆与所述导电端子固定间隙。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述导电杆为定长导电杆，所述定长导电杆设置于所述导电端子下端的预设距离处。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述定长导电杆接触到所述工件表面时，所述定长导电杆压迫所述弹簧上移。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述电接触运动反馈系统控制所述加工机床的Z轴向下进给使所述定长导电杆底部接触工件表面，继续进给使得所述定长导电杆沿所述导轨移动，以接触所述导电端子产生所述短路信号。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述电接触运动反馈系统控制所述加工机床的Z轴进给，当所述电接触运动反馈系统接收到所述短路信号时，瞬间记录接触点的Z轴方向位置为Z1，并停止进给。可选地，在本专利技术的一个实施例中，对所述绝缘工件多点重复n次检测，所述电接触运动反馈系统多次记录得到所述工件表面的高度分布集合{Z1，Z2，……，Zn}。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述高度分布集合的集合偏差应用标准差公式，如下：其中，n为重复次数，Zi表示各瞬间记录接触点Z轴坐标值，表示各瞬间记录接触点Z轴坐标值的平均值。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，根据标准差值s调整所述工件，使所述差值s降低至预设阈值，实现所述工件找正。为达到上述目的，本专利技术另一方面提出了一种电接触反馈的绝缘材料表面高度测量方法，包括以下步骤：S1，通过电接触运动反馈系统控制加工机床Z轴进给使得导电杆底部接触工件表面；S2，通过所述电接触运动反馈系统控制加工机床Z轴继续进给使所述导电杆沿导轨移动，以接触导电端子产生短路信号；S3，通过所述电接触运动反馈系统在产生短路信号时记录所述导电杆与所述工件表面接触点的Z轴方向位置；S4，重复执行n次上述步骤S1-S3，得到所述工件表面的高度分布集合，并分析所述高度分布集合的集合偏差确定所述工件表面的不平整度。本专利技术实施例的电接触反馈的绝缘材料表面高度测量方法，可以利用低压电接触实现非平整非导电表面高度的精确测量，可以集成应用到各种加工机床上，通过数控程序可实现全自动化测量过程，实现绝缘工件表面位置的快速测量和调整，降低了操作难度。本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1为根据本专利技术一个实施例的电接触反馈的绝缘材料表面高度测量装置结构示意图；图2为根据本专利技术一个具体实施例的电接触反馈的绝缘材料表面高度测量步骤的具体流程图；图3为根据本专利技术一个具体实施例的高度测量及找正原理图；图4为根据本专利技术一个实施例的电接触反馈的绝缘材料表面高度测量方法流程图。附图标记说明：10-电接触反馈的绝缘材料表面高度测量装置、100-导电杆、200-导电端子、300-导轨、400-第一绝缘支架、500-第二绝缘支架、600-电接触运动反馈系统、700-弹簧和800-绝缘工件。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。下面参照附图描述根据本专利技术实施例提出的电接触反馈的绝缘材料表面高度测量装置及方法，首先将参照附图描述根据本专利技术实施例提出的电接触反馈的绝缘材料表面高度测量装置。图1是本专利技术一个实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电接触反馈的绝缘材料表面高度测量装置，其特征在于，包括：导电杆和导电端子，所述导电端子和所述导电杆分别连接电源两极，其中，所述导电端子用于与所述导电杆接触时产生短路信号，所述导电杆用于与工件表面接触时随进给上移至接触所述导电端子产生所述短路信号；导轨，用于为所述导电杆提供轨道，使所述导电杆随进给上下滑动；第一绝缘支架，用于将所述电接触反馈的绝缘材料表面高度测量装置固定在加工机床的Z轴上；第二绝缘支架，用于将所述导电杆固定在所述导轨的滑块上；以及电接触运动反馈系统，用于向所述加工机床发出进给或停止的运动命令，当检测到所述短路信号时记录所述导电杆与工件表面接触点的Z轴方向位置，通过记录多个Z轴方向位置得到所述工件表面的高度分布集合，并分析所述高度分布集合的集合偏差确定所述工件表面的不平整度。

【技术特征摘要】
1.一种电接触反馈的绝缘材料表面高度测量装置，其特征在于，包括：导电杆和导电端子，所述导电端子和所述导电杆分别连接电源两极，其中，所述导电端子用于与所述导电杆接触时产生短路信号，所述导电杆用于与工件表面接触时随进给上移至接触所述导电端子产生所述短路信号；导轨，用于为所述导电杆提供轨道，使所述导电杆随进给上下滑动；第一绝缘支架，用于将所述电接触反馈的绝缘材料表面高度测量装置固定在加工机床的Z轴上；第二绝缘支架，用于将所述导电杆固定在所述导轨的滑块上；以及电接触运动反馈系统，用于向所述加工机床发出进给或停止的运动命令，当检测到所述短路信号时记录所述导电杆与工件表面接触点的Z轴方向位置，通过记录多个Z轴方向位置得到所述工件表面的高度分布集合，并分析所述高度分布集合的集合偏差确定所述工件表面的不平整度。2.根据权利要求1所述的电接触反馈的绝缘材料表面高度测量装置，其特征在于，还包括：弹簧，用于在所述定长导电杆不受外力时，保持所述定长导电杆与所述导电端子固定间隙。3.根据权利要求1所述的电接触反馈的绝缘材料表面高度测量装置，其特征在于，所述导电杆为定长导电杆，所述定长导电杆设置于所述导电端子下端的预设距离处。4.根据权利要求1所述的电接触反馈的绝缘材料表面高度测量装置，其特征在于，所述定长导电杆接触到所述工件表面时，所述定长导电杆压迫所述弹簧并上移。5.根据权利要求1所述的电接触反馈的绝缘材料表面高度测量装置，其特征在于，所述电接触运动反馈系统控制所述加工机床的Z轴向下进给使所述定长导电杆底部接触工件表面，继续进给使得所述定长导电杆沿所述导轨移动，以接触所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：佟浩，普玉彬，李勇，李俊杰，钟昊，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11