凸轮轴复杂型线升程全自动随动跟踪精密扫描检测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种凸轮轴复杂型线升程全自动随动跟踪精密扫描检测装置及方法：包括测头、伺服随动单元以及可伸缩的自由随动单元，通过伺服随动单元带动设置于自由随动单元上的测头靠近并接触凸轮轴，或者，伺服随动单元上的测头随伺服随动单元的移动靠近并接触凸轮轴，在凸轮轴的转动过程中，根据自由随动单元随凸轮轴升程变化的位置变化信息实时调整伺服随动单元，使自由随动单元在保持测头与凸轮轴接触的前提下始终处于行程的中间位置，同时，根据同步采集的信息计算得到所述凸轮轴在设备坐标系中的升程轨迹，伺服随动单元与自由随动单元测头在测量过程中协同工作，既提高了检测范围，又减小了测头与被测凸轮轴的摩擦，减轻了测量过程中对凸轮轴的磨损。

Full automatic follow-up tracking precision detection device and method for cam shaft complex line lift

The invention provides a camshaft complex line lift automatic tracking precision scanning detection device and method includes: measuring head, servo unit and retractable freedom servo unit, the servo drive unit is arranged in the free moving near the probe unit and contact with the cam shaft, or the measuring head, servo unit with servo moving unit and close contact in the rotation process of the camshaft, the camshaft, according to the free servo unit with the cam lift change position change information in real time to adjust the servo unit, the servo unit by in the middle position, measurement the premise of the contact head and the cam shaft is always travel at the same time, according to the information obtained by sampling the lift track camshaft in equipment coordinate system, servo unit and free servo unit During the measurement process, the probe can not only improve the detection range, but also reduce the friction between the probe and the tested camshaft, and reduce the wear of the camshaft during the measurement process.

【技术实现步骤摘要】
凸轮轴复杂型线升程全自动随动跟踪精密扫描检测装置及方法
本专利技术属于复杂型线的精密测量领域，具体涉及一种凸轮轴复杂型线升程全自动随动跟踪精密扫描检测装置及方法。
技术介绍
凸轮轴是活塞发动机的核心部件之一，它的作用是控制气门的开启和闭合，保证汽缸充分的进气和排气。考虑到发动机的耐久性和运转的平顺性，气门不能因开闭动作中的加减速过程产生过多及过大的冲击，否则就会造成气门的严重磨损、噪声增加或是其它严重后果。因此，凸轮轴和发动机的功率、扭矩输出以及运转的平顺性有很直接的关系，它直接影响到一台发动机的动力和运转特性，凸轮轴的制造精度与水平在发动机精密制造中显得尤为重要。而凸轮轴型线的精密检测技术是实现凸轮轴高精度制造必不可少的技术手段之一。因此随着装备制造中发动机性能要求日益提高，凸轮轴型线精密检测技术在发动机的精密制造过程中具有十分重要的地位。凸轮轴型线一般根据气门的运动规律与发动机的运动特性设计，形式很复杂，对其进行精密测量主要实现以下两种重要应用：一是作为凸轮轴制造精度终检，实现凸轮轴加工的质量控制；二是根据发动机高精度修配的需要，测量凸轮轴实际升程轨迹，实现凸轮轴精密互换性测绘。作为复杂轴件，凸轮轴升程大，常用的微位移传感器由于量程问题，一般难以直接获取升程信息。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种凸轮轴复杂型线升程全自动随动跟踪精密扫描检测装置及方法。为达到上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种凸轮轴复杂型线升程全自动随动跟踪精密扫描检测装置，包括随动跟踪精密扫描测头系统，所述随动跟踪精密扫描测头系统包括测头、伺服随动单元以及可伸缩的自由随动单元，自由随动单元可跟随伺服随动单元移动，测头设置于自由随动单元上，或者，伺服随动单元可跟随自由随动单元移动，测头设置于伺服随动单元上。所述伺服随动单元包括由伺服电机驱动的第一滑板，自由随动单元包括第二滑板以及弹簧，第二滑板设置于第一滑板上，弹簧的一端与第一滑板相连，另一端与第二滑板相连，测头设置于第二滑板上，第一滑板以及第二滑板上分别设置有光栅尺。所述随动跟踪精密扫描测头系统还包括底板、第一直线导轨、丝杠以及第二直线导轨，丝杠以及第一直线导轨设置于底板上，第一滑板与第一直线导轨相连，伺服电机通过丝杠与第一滑板相连，第二直线导轨设置于第一滑板上，第二滑板与第二直线导轨相连。所述伺服随动单元包括由伺服电机驱动的第一滑板，自由随动单元包括第二滑板以及弹簧，弹簧的一端固定，另一端与第二滑板相连，测头设置于第一滑板上，第一滑板设置于第二滑板上，第一滑板以及第二滑板上分别设置有光栅尺。所述随动跟踪精密扫描测头系统还包括底板、第一直线导轨、丝杠以及第二直线导轨，第二直线导轨设置于底板上，第二滑板与第二直线导轨相连，第一直线导轨以及丝杠设置于第二滑板上，第一滑板与第一直线导轨相连，伺服电机通过丝杠与第一滑板相连。所述装置还包括驱动控制组件，所述驱动控制组件包括上位机、用于检测自由随动单元以及伺服随动单元位置变化的光栅尺、用于检测凸轮轴转动信息的圆光栅，上位机与光栅尺的读数头、圆光栅的读数头以及用于驱动伺服随动单元的伺服电机相连。上述凸轮轴复杂型线升程全自动随动跟踪精密扫描检测装置的检测方法，包括以下步骤：通过伺服随动单元带动设置于自由随动单元上的测头靠近并接触凸轮轴，或者，伺服随动单元上的测头随伺服随动单元的移动靠近并接触凸轮轴；然后通过精密回转轴系使所述凸轮轴转动，在凸轮轴的转动过程中，根据自由随动单元随凸轮轴升程变化的位置变化实时调整伺服随动单元的位置，使自由随动单元在保持测头与凸轮轴接触的前提下始终处于行程的中间位置；同时，同步采集自由随动单元以及伺服随动单元的位移信息以及凸轮轴的转动信息，将同步采集的自由随动单元与伺服随动单元的位移信息叠加，然后结合同步采集的凸轮轴的转动信息得到凸轮轴的轮廓数据。本专利技术的有益效果体现在：本专利技术所述随动跟踪精密扫描测头系统包括测头、伺服随动单元以及可伸缩的自由随动单元，伺服随动单元与自由随动单元在测量过程中协同工作，既提高了检测范围，又减少了测头与被检测凸轮轴的摩擦，减轻了测量过程中对凸轮轴的磨损。附图说明图1为本专利技术的总体结构示意图；图2为本专利技术所述随动跟踪精密扫描测头系统的结构示意图之一（测头与自由随动单元相连）；图3为本专利技术所述随动跟踪精密扫描测头系统的结构示意图之二（测头与自由随动单元相连）；图4为本专利技术所述随动跟踪精密扫描测头系统的结构示意图之三（测头与伺服随动单元相连）；图5为本专利技术所述驱动控制组件的结构示意图；图中：1为基座、2为立柱、3为尾座顶尖、4为精密回转轴系、5为随动跟踪精密扫描测头系统、6为第一直线导轨、7为第一滑板、8为丝杠、9为伺服电机、10为第二直线导轨、11为第二滑板、12为测头、13为弹簧、14为光栅尺、15为底板、16为Z轴电机、17为立柱滑板、18为工件装夹电机。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作详细说明。参见图1，本专利技术所述凸轮轴复杂型线升程全自动随动跟踪精密扫描检测装置包括随动跟踪精密扫描测头系统5，所述随动跟踪精密扫描测头系统5包括测头12、伺服随动单元以及可伸缩的自由随动单元，自由随动单元可跟随伺服随动单元移动，测头12设置于自由随动单元上（参见图2-图3），或者，伺服随动单元可跟随自由随动单元移动，测头12设置于伺服随动单元上（参见图4）。所述凸轮轴采用竖直或水平夹持方式；对于竖直夹持方式，所述装置还包括基座1、立柱2以及用于装夹凸轮轴的尾座顶尖3和精密回转轴系4，精密回转轴系4以及立柱2设置于基座1上，尾座顶尖3以及随动跟踪精密扫描测头系统5设置于立柱2上，尾座顶尖3以及随动跟踪精密扫描测头系统5可沿立柱2上下移动（尾座顶尖3以及随动跟踪精密扫描测头系统5分别设置于对应的立柱滑板17上，由工件装夹电机18、Z轴电机16分别驱动对应的立柱滑板17实现所述上下移动），精密回转轴系4上设置有圆光栅。参见图2以及图3，所述伺服随动单元包括由伺服电机9驱动的第一滑板7，自由随动单元包括第二滑板11以及弹簧13，第二滑板11设置于第一滑板7上，弹簧13的一端与第一滑板7相连，另一端与第二滑板11相连，测头12设置于第二滑板11上，第一滑板7以及第二滑板11上分别设置有光栅尺14。所述随动跟踪精密扫描测头系统5还包括底板15、第一直线导轨6、丝杠8以及第二直线导轨10，丝杠8以及第一直线导轨6设置于底板15上，第一滑板7与第一直线导轨6相连，伺服电机9通过丝杠8与第一滑板7相连，第二直线导轨10设置于第一滑板7上，第二滑板11与第二直线导轨10相连。或者，参见图4，所述伺服随动单元包括由伺服电机9驱动的第一滑板7，自由随动单元包括第二滑板11以及弹簧13，弹簧13的一端固定，另一端与第二滑板11相连，测头12设置于第一滑板7上，第一滑板7设置于第二滑板11上，第一滑板7以及第二滑板11上分别设置有光栅尺14。所述随动跟踪精密扫描测头系统5还包括底板15、第一直线导轨6、丝杠8以及第二直线导轨10，第二直线导轨10设置于底板15上，第二滑板11与第二直线导轨10相连，第一直线导轨6以及丝杠8设置于第二滑板11上，第一滑板7与第一直线导轨6相连，伺服电机9通过丝杠8与第一滑板7相连本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种凸轮轴复杂型线升程全自动随动跟踪精密扫描检测装置，其特征在于：该装置包括随动跟踪精密扫描测头系统(5)，所述随动跟踪精密扫描测头系统(5)包括测头(12)、伺服随动单元以及可伸缩的自由随动单元，自由随动单元可跟随伺服随动单元移动；所述伺服随动单元包括由伺服电机(9)驱动的第一滑板(7)，自由随动单元包括第二滑板(11)以及弹簧(13)，第二滑板(11)设置于第一滑板(7)上，弹簧(13)的一端与第一滑板(7)相连，另一端与第二滑板(11)相连，测头(12)设置于第二滑板(11)上，第一滑板(7)以及第二滑板(11)上分别设置有光栅尺(14)；在凸轮轴的转动过程中，根据自由随动单元随凸轮轴升程变化的位置变化实时调整伺服随动单元的位置，使自由随动单元在保持测头(12)与凸轮轴接触的前提下始终处于行程的中间位置。

【技术特征摘要】
1.一种凸轮轴复杂型线升程全自动随动跟踪精密扫描检测装置，其特征在于：该装置包括随动跟踪精密扫描测头系统(5)，所述随动跟踪精密扫描测头系统(5)包括测头(12)、伺服随动单元以及可伸缩的自由随动单元，自由随动单元可跟随伺服随动单元移动；所述伺服随动单元包括由伺服电机(9)驱动的第一滑板(7)，自由随动单元包括第二滑板(11)以及弹簧(13)，第二滑板(11)设置于第一滑板(7)上，弹簧(13)的一端与第一滑板(7)相连，另一端与第二滑板(11)相连，测头(12)设置于第二滑板(11)上，第一滑板(7)以及第二滑板(11)上分别设置有光栅尺(14)；在凸轮轴的转动过程中，根据自由随动单元随凸轮轴升程变化的位置变化实时调整伺服随动单元的位置，使自由随动单元在保持测头(12)与凸轮轴接触的前提下始终处于行程的中间位置。2.根据权利要求1所述一种凸轮轴复杂型线升程全自动随动跟踪精密扫描检测装置，其特征在于：所述随动跟踪精密扫描测头系统(5)还包括底板(15)、第一直线导轨(6)、丝杠(8)以及第二直线导轨(10)，丝杠(8)以及第一直线导轨(6)设置于底板(15)上，第一滑板(7)与第一直线导轨(6)相连，伺服电机(9)通过丝杠(8)与第一滑板(7)相连，第二直线导轨(10)设置于第一滑板(7)上，第二滑板(11)与第二直线导轨(10)相连。3.根据权利要求1所述一种凸轮轴复杂型线升程全自动随动跟踪精密扫描检测装置，其特征在于：所述装置还包括驱动控制组件，所述驱动控制组件包括上位机、用于检测自由随动单元以及伺服随动单元位置变化的光栅尺(14)、用于检测凸轮轴转动信息的圆光栅，上位机与光栅尺的读数头、圆光栅的读数头以及用于驱动伺服随动单元的伺服电机(9)相连。4.一种如权利要求1所述凸轮轴复杂型线升程全自动随动跟踪精密扫描检测装置的检测方法，其特征在于：包括以下步骤：通过伺服随动单元带动设置于自由随动单元上的测头(12)靠近并接触凸轮轴；然后通过精密回转轴系(4)使所述凸轮轴转动，在凸轮轴的转动过程中，根据自由随动单元随凸轮轴升程变化的位置变化实时调整伺服随动单元的位置，使自由随动单元在保持测头(12)与凸轮轴接触的前提下始终处于行程的中间位置；同时，同步采集自由随动单元以及伺服随动单元的位移信息以及凸轮轴的转动信息，将同步采集的自由随动单元与伺服随动单元的位移信息叠加，然后结合同步采集的凸轮轴的转动信息得到凸轮轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁建军，刘阳鹏，王丰东，马福禄，申美娟，李兵，蒋庄德，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61