回转轴六自由度的动态测量装置及测量方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种回转轴六自由度的动态测量装置，包括机架、动力机构、数据采集系统和数据分析系统，机架上设置有测量机构和运动接头机构；数据采集系统与测量机构相连，对测量机构的测量数据进行采集；数据分析系统与数据采集系统相连，用于对数据采集系统采集到的数据进行分析；所述测量机构包括角度测量机构和位移测量机构；本发明专利技术还公开了一种用于回转轴六自由度的动态测量装置的测量方法，步骤包括S1安装、S2调整、S3数据采集和S4数据处理；本发明专利技术在同一设备中就可完成回转轴的六自由度测量，解决了回转轴误差多平面分开测量和角度误差分开测量造成测量耗时多、测量过程繁杂等问题；具有测量效率高、结构简单、安装方便等优点，同时也大大降低了检测成本。

【技术实现步骤摘要】
回转轴六自由度的动态测量装置及测量方法
本专利技术涉及空间几何精度检测，尤其是一种回转轴六自由度的动态测量装置及测量方法。
技术介绍
回转轴六自由度包含沿X、Y、Z三个直角坐标轴方向的移动自由度和绕这三个坐标轴的转动自由度，依据标准ISO230-2、ISO230-7可将回转轴六自由度进行划分，绕Z轴旋转的自由度为回转轴位置精度，其他5个方向自由度为回转轴全姿态动态回转精度。在技术研究方面，回转轴六自由度是评价回转轴动态性能重要技术指标，以机床为例，机床主轴六自由度直接影响被加工零件的加工质量，在工程运用方面，国外精密机床已把主轴回转误差测量作为机床精度检测必选项。目前，对于回转轴六自由度的测量是进行分开测量的，主要有回转轴的位置精度和回转精度检测两种检测设备，位置精度检测设备主要检测回转轴沿X、Y、Z三个直角坐标轴方向的位移误差，回转精度检测设备主要检测回转轴绕X、Y和Z轴旋转的角度误差。上述两种检测设备能获得测量的信息有限，难以实现在一次测量中完成对于回转轴六自由度的全部测量，造成测量耗时多、测量过程繁杂等问题。<br>其中，回转轴位本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.回转轴六自由度的动态测量装置，其特征在于，包括：/n机架(2)；/n运动接头机构(3)，布置在机架(2)上，用于连接回转轴(8)；/n动力机构，与机架相连，用于驱动运动接头单元转动；/n测量机构，布置在机架(2)上,用于测量回转轴(8)的相关参数；/n数据采集系统，与测量机构相连，对测量机构的测量数据进行采集；/n数据分析系统，与数据采集系统相连，用于对数据采集系统采集到的数据进行分析；/n所述测量机构包括角度测量机构和位移测量机构。/n

【技术特征摘要】
1.回转轴六自由度的动态测量装置，其特征在于，包括：
机架(2)；
运动接头机构(3)，布置在机架(2)上，用于连接回转轴(8)；
动力机构，与机架相连，用于驱动运动接头单元转动；
测量机构，布置在机架(2)上,用于测量回转轴(8)的相关参数；
数据采集系统，与测量机构相连，对测量机构的测量数据进行采集；
数据分析系统，与数据采集系统相连，用于对数据采集系统采集到的数据进行分析；
所述测量机构包括角度测量机构和位移测量机构。


2.如权利要求1所述的回转轴六自由度的动态测量装置，其特征在于，所述运动接头机构(3)包括安装台(31)，安装台(31)一端设置有测量轴(32)，另一端设置有用于安装回转轴(8)的安装接头(33)，安装接头(33)与测量轴(32)同轴布置；安装台(31)靠近测量轴(33)的一侧为安装面(310)，安装面(310)垂直于测量轴(32)；在测量轴(32)的轴向上间隔一定距离的布置有第一测量面(321)和第二测量面(322)，测量轴(32)远离安装台(31)的端部为第三测量面(323)；第一测量面(321)和第二测量面(322)相互平行，第三测量面(323)与第一测量面(321)相互垂直。


3.如权利要求2所述的回转轴六自由度的动态测量装置，其特征在于，所述运动接头机构(3)为一体成型。


4.如权利要求2所述的回转轴六自由度的动态测量装置，其特征在于，所述角度测量机构包括布置在安装面(310)上的圆光栅(41)，运动接头机构(3)通过圆光栅(41)与机架(2)相连；机架(2)上设置有至少一个用于读取圆光栅(41)数据的读数头(42)，读数头(42)通过线束与数据采集系统(6)相连；
所述位移测量机构包括设置在机架(2)上的五个位移传感器，分别为位移传感器Ⅰ(51)、位移传感器Ⅱ(52)、位移传感器Ⅲ(53)、位移传感器Ⅳ(54)和位移传感器Ⅴ，位移传感器Ⅰ(51)和位移传感器Ⅳ(54)布置在机架相互垂直的两个面上，且位移传感器Ⅰ(51)和位移传感器Ⅳ(54)均在第一测量面(321)所在的平面；位移传感器Ⅱ(52)和位移传感器Ⅴ布置在机架相互垂直的两个面上，位移传感器Ⅰ(51)和位移传感器Ⅱ(52)同轴线布置，位移传感器Ⅳ(54)和位移传感器Ⅴ同轴线布置；且位移传感器Ⅱ(52)和位移传感器Ⅴ均在第二测量面(322)所在的平面；位移传感器Ⅲ(53)布置在第三测量面(323)下方，且垂直于第三测量面(323)；五个传感器均通过线束与数据采集系统(6)相连。


5.如权利要求4所述的回转轴六自由度的动态测量装置，其特征在于，所述第一测量面(321)、第二测量面(322)和第三测量面(323)为平面或球面中的一种。


6.如权利要求4所述的回转轴六自由度的动态测量装置，其特征在于，所述五个位移传感器均为非接触式位移传感器。


7.如权利要求4所述的回转轴六自由度的动态测量装置，其特征在于，所述位移传感器与机架(2)可拆卸连接；机架(2)上设置有安装孔(21)和压缝(22)，压缝(22)一端贯穿安装孔(21)，另一端连通到机架(2)的外部，机架上设置有朝向压缝的螺纹孔(23)，螺纹孔(23)内设置有螺栓；
所述安装孔(21)的内壁为与位移传感器外形匹配的弧形结构。


8.用于权利要求4～7任意一项所述的回转轴六自由度的动态测量装置的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1安装：
将运动接头机构(3)通过安装接头(33)与被测的回转轴同轴安装，圆光栅(41)安装于运动接头机构(3)的安装面上；将多读数头(42)通过线束与数据采集系统(6)连接；机架(2)通过螺栓与机床(1)固连；
将位移传感器Ⅰ(51)、位移传感器Ⅱ(52)、位移传感器Ⅲ(53)、位移传感器Ⅳ(54)和位移传感器Ⅴ安装到安装孔(21)内；
S2调整：
将五个位移传感器缩回到安装孔(21)内，在X轴和Y轴方向移动被测的回转轴，直至其位于Z轴方向的位移传感器Ⅲ(53)的中心位置；在Z轴方向移动被测的回转轴，使位移传感器Ⅰ(51)和位移传感器Ⅳ(54)位于第一测量面(321)；位移传感器Ⅱ(52)和位移传感器Ⅴ位于第二测量面(322)；
通过数据采集系统进行观察...

【专利技术属性】
技术研发人员：周怡帆，刘兴宝，米良，夏仰球，滕强，唐强，陈衡，杜坤，韩林，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院机械制造工艺研究所，
类型：发明
国别省市：四川;51