一种激光位移传感器在机测量系统技术方案

本发明专利技术属于在机测量领域，并公开了一种激光位移传感器在机测量的系统。该测量系统包括工作台、机床夹具、刀柄夹具、测量传感器，工作台表面沿其轴向方向上设置有多条槽，用于放置机床夹具，机床夹具通过被放置在不同的槽中实现位置的变换；机床夹具用于夹持待加工零件；刀柄夹具设置在工作台的上方，用于夹持测量传感器，机床主轴具有多个方向的自由度，用于调整测量传感器的位置；测量传感器发出测量激光至待测零件的表面，然后接受该激光经待测零件表面反射后的反射光，以此检测该测量光感器与待测零件之间的距离。通过本发明专利技术，实现非接触式在机测量，工作效率高，累积误差小，大大提高了产品合格率和检测效率。

【技术实现步骤摘要】
一种激光位移传感器在机测量系统
本专利技术属于在机测量领域，更具体地，涉及一种激光位移传感器在机测量系统。
技术介绍
随着制造工业的迅速发展，生产出的产品的形状更加复杂、尺寸公差的要求更加严格，加工精度的要求越来越高，而在以往的加工实践中，只能通过数控程序来保证零件的加工精度，但面对加工过程中的因刀具磨损等非程序控制因素产生的加工误差，缺乏可靠的工艺手段进行分析、判断及调整，最终导致加工零件合格率低，造成大量人力、物力资源的浪费。对于航空领域的飞机结构件和导弹弹体结构件等尺寸规格大，加工特征多，精度要求高的复杂薄壁零件，在其加工过程中可能会有多道工序需要进行三坐标测量仪测量。而三坐标测量仪是在全封闭式的测量环境中运行的，其接触式的检测方法需要进行繁琐的检测路线编程设计及碰撞仿真检查，造成检测时间比加工时间还要长的现状，严重影响了生产效率，同时零件也可能会多次中转，反复装夹，这就造成误差累积，存在质量隐患。现有技术中虽然出现了接触式在机测量，该技术可以通过实时提供分析数据，为工艺改进、质量问题追溯提供依据，为批次性生产提供可靠质量保证，但接触式测头在测量时需对单点进行反复碰触，效率低且易受到零件结构的限制；接触式在机测量易产生干涉，路径规划困难，需充分考虑测杆长度、直径等尺寸参数，对其测量路径进行规划，这样对操作人员提出了较高的技术要求；另外传统接触式测量无法实现对每个工件进行全检测，只能抽检部分，检测可靠性差。为克服上述检测方式的缺陷，现有技术中出现了非接触式测量方式，其中激光位移传感器测量系统受到了广泛的关注。但目前成熟的激光位移测量系统并不多。刘勇等人在论文中公开了一种激光位移传感器测量系统，其主要针对复杂零件，开发出整套的可应用于各种激光位移测量传感器在机测量系统，可实现测头的自动更换以及对加工后零件的快速测量，但是其公开的技术存在着一些问题，其中没有考虑激光的出光方向的问题，默认点激光传感器安装在机床主轴上之后出射光线与Z轴平行，但实际安装会存在一些误差，理应考虑点激光的出光方向，另外传感器测的数据如何与机床坐标系结合以及工件坐标系的建立也需要着重考虑设计。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种激光位移传感器在机测量系统，通过采用刀柄夹具夹持测量传感器，在测量开始之前，通过换刀机构的自动换刀功能切换到安装有测量传感器的刀柄，实现一次性装夹工作，利用机床主轴的移动对装夹在机床上的零件进行扫描测量，实现自动化的零件特征检测，工作效率高，累积误差小，大大提高了产品合格率和检测效率。为实现上述目的，按照本专利技术，提供了一种激光位移传感器在机测量系统，其特征在于，该测量系统包括工作台、机床夹具、刀柄夹具、测量传感器，所述工作台表面沿其轴向方向上设置有多条槽，用于放置所述机床夹具，该机床夹具通过被放置在不同的槽中实现位置的变换；所述机床夹具设置在所述工作台上，用于夹持待加工零件，该机床夹具在所述工作台上移动以此改变待加工零件的位置；所述刀柄夹具设置在所述工作台的上方，与机床主轴连接，用于夹持测量传感器，所述机床主轴具有多个方向的自由度，用于调整测量传感器的位置；所述测量传感器发出测量激光至待测零件的表面，然后接受该激光经待测零件表面反射后的反射光，以此检测该测量光感器与待测零件之间的距离。进一步优选地，该刀柄夹具上设置有分度盘，用于安装测量传感器和调节测量传感器的角度。进一步优选地，所述系统还包括数据处理模块，该数据处理模块分别与测量传感器和机床连接，一方面通过处理机床发送的串口数据实现机床与传感器之间的通讯，另一方面用于接收并处理测量传感器测量的数据。进一步优选地，所述测量传感器优选采用激光位移传感器。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：1、本专利技术克服传统测量系统效率偏低的缺陷，利用非接触式测量和自动化换刀，利用相隔一段距离的激光位移传感器与待测零件的方式，可以实现非接触快多点测量，可实现快速和高精度的测量；2、本专利技术的测量传感器采用激光位移传感器，数据处理较为简单，易于实现快速测量,使得本专利技术提供的装置整体结构简单，操作方便，测量效率高，而且通用性强；3、本专利技术提供的装置方便在测量之前对激光测量器发射的激光出光方向进行标定，由此可获得精确的激光出光方向矢量，同时也方便对机床加减速段进行标定，由此实现机床坐标与传感器测量数据实时结合；4、本专利技术通过采用数据处理模块，实现机床与测量传感器的无障碍通讯，并利用该数据处理模块进行激光测头数据的读取与处理分析，进而实现机床坐标与测量传感器测量值实时结合。附图说明图1为按照本专利技术实施所构建的激光位移传感器在机测量系统的整体结构示意图；图2为按照本专利技术的优选实施例所构建的激光位移传感器在机测量系统的主视结构图；图3为按照本专利技术实施例所构建的激光位移传感器在机测量系统中的可转位刀柄夹具结构示意图；图4为图3中的可转位刀柄夹具的主视示意图；图5为按照本专利技术实施例所构建的激光位移传感器在机测量系统的通讯模块示意图；图6为利用按照本专利技术实施例所构建的激光位移传感器在机测量系统进行零件检测的流程示意图。在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：100-机床，101-工作台，102-机床主轴，103-机床夹具，104-待测零件，105-刀柄夹具，106，203-测量传感器，107-计算机，200-锥柄，201-锥柄轴，202-转接件，204-测量传感器，205-旋钮，206-端盖，207-分度盘具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。如图1和2所示，按照本专利技术实施例所构建的一种激光位移传感器在机测量系统，其包括机床100，工作台101，机床主轴102，机床夹具103，计算机107，安装在机床夹具103上的待测零件104、以及安装在机床主轴102上的可转位刀柄夹具105和安装在可转位刀柄夹具105上的测量传感器106。机床100其上部设置有工作台101，机床主轴102位于工作台101上方；机床工作台101与机床主轴102之间形成用于装夹待测量零件和进行测量的操作空间。机床夹具103设置在工作台101上，可转位刀柄夹具设置在机床主轴上一并容置于操作空间中。具体的，待测量零件104装夹在机床夹具103上，在机床100对其进行加工和传感器106对其进行测量过程中，不必反复装夹定位。测量传感器106安装在可转位刀柄夹具105上，其中在测量时传感器106与待测量零件104相隔一定距离，通过机床主轴102可以上下移动测量传感器106，以用于保证待测量零件104的表面特征在测量传感器106的测量范围内。如图3和4所示，本专利技术实施例的可转位专用刀柄夹具包括锥柄200、锥柄轴201、转接件202、测量传感器203、压件204、旋钮205、端盖206和分度轴207。其中，所述锥柄200用于连接转接件202与机床100，锥柄200安装在机床主轴102上，转接件202与锥柄200通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光位移传感器在机测量系统，其特征在于，该测量系统包括工作台(101)、机床夹具(103)、刀柄夹具(105)、测量传感器(203)，所述工作台(101)表面沿其轴向方向上设置有多条槽，用于放置所述机床夹具(103)，该机床夹具通过被放置在不同的槽中实现位置的变换；所述机床夹具(103)设置在所述工作台上，用于夹持待加工零件，该机床夹具在所述工作台上移动以此改变待加工零件的位置；所述刀柄夹具(105)设置在所述工作台的上方，与机床主轴连接，用于夹持测量传感器(203)，所述机床主轴具有多个方向的自由度，用于调整测量传感器的位置；所述测量传感器(203)发出测量激光至待测零件的表面，然后接受该激光经待测零件表面反射后的反射光，以此检测该测量光感器与待测零件之间的距离。

【技术特征摘要】
1.一种激光位移传感器在机测量系统，其特征在于，该测量系统包括工作台(101)、机床夹具(103)、刀柄夹具(105)、测量传感器(203)，所述工作台(101)表面沿其轴向方向上设置有多条槽，用于放置所述机床夹具(103)，该机床夹具通过被放置在不同的槽中实现位置的变换；所述机床夹具(103)设置在所述工作台上，用于夹持待加工零件，该机床夹具在所述工作台上移动以此改变待加工零件的位置；所述刀柄夹具(105)设置在所述工作台的上方，与机床主轴连接，用于夹持测量传感器(203)，所述机床主轴具有多个方向的自由度，用于调整测量传感器的位置；所述测量传感器(203)发出测量激光至待测零件的表面，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李文龙，寇猛，王刚，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42