激光熔覆点位的检测探头装置及应用其进行标定的方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了激光熔覆点位的检测探头装置，它包括探头基台、检测探针、快插接头、弹簧、环形导体；探头基台沿中心线设置有大小两个阶梯孔；检测探针的针头部分从探头基台的小孔伸出、其尾部的定位滑块与探头基台的大孔配合；快插接头通过大外圆上的螺纹与探头基台大孔的底部连接；弹簧设置在探头基台的大孔内，其上下端分别与定位滑块、快插接头接触；环形导体内嵌在探头基台大孔的顶面，检测探针上的凸出触点与环形导体接触。本发明专利技术检测探头装置与激光熔覆光头的兼容性高，定位准确、更换便捷、操作简便，提高了加工质量和加工效率。本发明专利技术还公开了应用检测探头装置进行标定的方法。还公开了应用检测探头装置进行标定的方法。还公开了应用检测探头装置进行标定的方法。

【技术实现步骤摘要】
激光熔覆点位的检测探头装置及应用其进行标定的方法


[0001]本专利技术涉及激光加工领域，具体的涉及激光熔覆点位的检测探头装置及使用其对零件待加工面的坐标进行标定的方法。

技术介绍

[0002]目前，激光熔覆已成为对零件进行表面处理的常用方法之一。常见的激光熔覆加工方法为：人工示教机器人或数控机床等自动化设备编辑加工程序，以及根据零件设计图尺寸或实物测绘尺寸编辑加工程序。
[0003]在编辑加工程序前需要对零件进行检测标定，目前标定使用的检测工具由于无法与熔覆光头兼容，因此需要将熔覆光头从设备上取下，然后将检测工具安装在设备上。此种安装方式的缺点是：一、因为熔覆光头涉及光路、水路、气路传输和密封保护的需求，所以拆卸熔覆光头的操作复杂繁琐、耗时长且容易造成激光熔覆光头的损坏；二、由于检测工具与熔覆光头的尺寸差异大，因此其对零件测得的数据相对于熔覆光头会有一定的失真而无法准确反应，并且使用熔覆光头进行熔覆时与零件存在干涉和碰撞的危险。
[0004]目前，在进行编辑加工程序前对零件加工的轨迹点位进行检测检定的方法和缺点如下：一、人工目视检测效验，即通过人工手工逐个点位检测效验，由于受人为因素的影响(操作经验、操作者状态)，因此检测结果准确性差、与零件的尺寸差异大且效率低下，且耗时较长；二、通过现有的探测工具(如数控三坐标测量仪)或另外安装于加工设备上的独立检测探头进行检测，由于检测工具与熔覆光头的尺寸差异大，所以其对零件测得的数据相对于熔覆光头会有一定的失真而无法准确反应，熔覆光头进行熔覆时就存在与零件存在干涉和碰撞的危险；另外，检测工具提供的零件点线面的尺寸数据，要通过一系列计算、转化才能生成零件的空间三维形状尺寸和加工程序运动轨迹点位信息，整个过程复杂、耗时长，无法满足时效性要求；三、参照设计图建模并使用计算机辅助制造软件生成待加工零件的加工程序、运动轨迹，由于待修复的零件已经使用过存在磨损，因此导致待加工零件实物与加工程序轨迹不符；另外，软件生成的运动轨迹通常是工具中心点(理论性位置)，但是运动过程还涉及到角度、姿态、行程极限等大量复杂问题，这时就需要大量的人工修正、调整、修改等，因此整个过程复杂、耗时长，无法满足时效性要求。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的问题是提供一种激光熔覆点位的检测探头装置，它与激光熔覆光头的兼容性高，定位准确、更换便捷、操作简便，提高了加工质量和加工效率。本专利技术还提供了应用检测探头装置对零件待加工面进行标定的方法，它得到的数据准确，避免了熔覆光头与零件的干涉和碰撞，缩短了熔覆前进行检测标定的时间，因此时效性好，大大降低了生产成本。
[0006]本专利技术激光熔覆点位的检测探头装置，它包括探头基台、检测探针、快插接头、弹簧、环形导体；探头基台沿中心线设置有大小两个阶梯孔；检测探针的针头部分从探头基台
的小孔伸出、其尾部的定位滑块与探头基台的大孔配合；快插接头通过大外圆上的螺纹与探头基台大孔的底部连接；弹簧设置在探头基台的大孔内，其上下端分别与定位滑块、快插接头接触；环形导体内嵌在探头基台大孔的顶面，检测探针上的凸出触点与环形导体接触。
[0007]进一步地，检测探头装置还包括至少两个O形橡胶圈，探头基台的小孔孔壁上设置有上下至少两处环槽，O形橡胶圈设置在环槽内、且与检测探针的针头部分配合。
[0008]进一步地，检测探头装置还包括弹簧钢珠，弹簧钢珠设置在快插接头小外圆的横向孔内，其钢珠在自由状态下略微突出快插接头的小外圆。
[0009]进一步地，检测探头装置还包括多个LED照明光源，LED照明光源均布在探头基台圆柱面的上端面上。
[0010]进一步地，检测探头装置还包括多个LED指示灯，LED指示灯均布在探头基台的圆柱面上。
[0011]进一步地，探头基台的材质为绝缘工程塑料。
[0012]本专利技术应用检测探头装置进行标定的方法，其具体步骤是：
[0013]①
安装检测探头装置：以激光熔覆光头喷嘴的内孔和喷嘴的端面作为定位基准，将检测探头装置安装于激光熔覆光头上；
[0014]②
建立检测探头装置的坐标系：使用检测探针的尖端，从不同方位角接近已知空间坐标位置的校棒的尖点，测得探针尖端相对于校棒尖点的各坐标轴差值，生成检测探头装置的坐标系(相对于设备坐标系)；
[0015]③
建立零件的坐标系：使用检测探针的尖端，慢速接近零件的待加工表面，分别校订零件的坐标系原点、零件坐标系的X轴象限点、零件坐标系的Y轴象限点，建立零件的坐标系(相对于设备坐标系)；
[0016]④
检测校验、运算和标定零件待加工面的各轴象限点坐标：检测探头装置沿零件坐标系的各轴运动，分别检测得到待加工面的各轴象限点坐标值，控制程序自动将检测结果运算并将数值赋值给加工运动轨迹程序中相应的运动点位进行标定；
[0017]⑤
试运行加工轨迹：激光熔覆光头喷嘴沿步骤
④
中得到的运动轨迹点慢速、非加工状态下运行典型的一小段程序，人工监控程序运行轨迹，若运动轨迹点与预期运动节点重合则进行步骤
⑥
；若运动轨迹点与预期运动节点不重合，则重新进行步骤
④
、步骤
⑤
，直到运动轨迹点与预期运动节点重合为止；
[0018]⑥
熔覆加工：对零件待加工面进行熔覆加工，达到技术要求。
[0019]其中，步骤
④
中：检测探针移动前，其凸出触点与环形导体之间始终保持接触，回路A2导通；检测探针慢速接近被测零件，当其尖端接触被测零件表面时，回路A2导通、回路A1导通，控制系统接收此信号后检测探针减速向前，其尖端受压力后凸出触点与环形导体脱离接触，回路A2断开、回路A1导通，控制系统接收此信号后检测探针停止向前运动，控制系统自动读取设备坐标系当前点位坐标值并按程序编辑的换算指令计算当前点位工具坐标值，并自动赋值给对应的运动程序轨迹节点，此时检测探针的尖端离开零件，回路A2断开、回路A1断开，控制系统接收此信号后检测探头后退，当凸出触点与环形导体重新接触时，回路A2导通、回路A1断开，控制系统接接收此信号后停止后退；然后重复上述的程序进入下一个探测循环，即顺序执行更小一个等级运动距离的“趋近—接触—停止—后退”的循环检测程序，直至编程规定的最小进给单位测量结束即完成一个点位的检测，控制系统自
动读取当前点位相对于设备坐标系的坐标值，并通过换算得到当前点位相对于检测探头装置坐标系的坐标值，并自动赋值给对应的运动程序轨迹节点即对零件的点位进行标定；然后继续执行下一点位的检测标定，直至完成整个待加工面的检测标定。
[0020]其中，步骤
④
中：在执行“趋近—接触—停止—后退”循环程序中，对每个点位来说，后面使用的运动进给单位都比前一次使用的运动进给单位小一个量级(如1mm，0.1mm，0.01mm)，通过执行逐步缩小间隔距离(运动)单位，可以确定待加工面象限点的准确位置即实现精准定位本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.激光熔覆点位的检测探头装置，其特征是：它包括探头基台(1)、检测探针(2)、快插接头(3)、弹簧(4)、环形导体(5)；探头基台(1)沿中心线设置有大小两个阶梯孔；检测探针(2)的针头部分(2
‑
3)从探头基台(1)的小孔伸出、其尾部的定位滑块(2
‑
1)与探头基台(1)的大孔配合；快插接头(3)通过大外圆上的螺纹与探头基台(1)大孔的底部连接；弹簧(4)设置在探头基台(1)的大孔内，其上下端分别与定位滑块(2
‑
1)、快插接头(3)接触；环形导体(5)内嵌在探头基台(1)大孔的顶面，检测探针(2)上的凸出触点(2
‑
2)与环形导体(5)接触。2.根据权利要求1所述的检测探头装置，其特征是：它还包括至少两个O形橡胶圈(6)，探头基台(1)的小孔孔壁上设置有上下至少两处环槽(1
‑
1)，O形橡胶圈(6)设置在环槽(1
‑
1)内、且与检测探针(2)的针头部分(2
‑
3)配合。3.根据权利要求1所述的检测探头装置，其特征是：它还包括弹簧钢珠(7)，弹簧钢珠(7)设置在快插接头(3)小外圆的横向孔内，其钢珠在自由状态下略微突出快插接头(3)的小外圆。4.根据权利要求1所述的检测探头装置，其特征是：它还包括多个LED照明光源(8)，LED照明光源(8)均布在探头基台(1)圆柱面的上端面上。5.根据权利要求1所述的检测探头装置，其特征是：它还包括多个LED指示灯(9)，LED指示灯(9)均布在探头基台(1)的圆柱面上。6.根据权利要求1所述的检测探头装置，其特征是：探头基台(1)的材质为绝缘工程塑料。7.应用权利要求1
‑
6任一所述的检测探头装置进行标定的方法，其具体步骤是：
①
安装检测探头装置：以激光熔覆光头喷嘴的内孔和喷嘴的端面作为定位基准，将检测探头装置安装于激光熔覆光头上；
②
建立检测探头装置的坐标系：使用检测探针的尖端，从不同方位角接近已知空间坐标位置的校棒的尖点，测得探针尖端相对于校棒尖点的各坐标轴差值，生成检测探头装置的坐标系(相对于设备坐标系)；
③
建立零件的坐标系：使用检测探针的尖端，慢速接近零件的待加工表面，分别校订零件的坐标系原点、零件坐标系的X轴象限点、零件坐标系的Y轴象限点，建立零件的坐标系(相对于设备坐标系)；
④
检测校验、运算和标定零件待加工面的各轴象限点坐标：检测探头装置沿零件坐标系的各轴运动，分别检测得到待加工面的各轴象限点坐标值，控制程序自动将检测结果运算并将数值赋值给加工运动轨迹程序中相应的运动点位进行标定；
⑤
试运行加工轨迹：激光熔覆光头喷嘴沿步骤
④
中得到的运动轨迹点慢速、非加工状态下运行典型的一小段程序，人工监控程序运行轨迹，若运动轨迹点与预期运动节点重合则进行步骤
⑥
；若运动轨迹点与预期运动节点不重合，则重新进行步骤
④
、步骤
⑤
，直到运动轨迹点与预期运动节点重合为止；
⑥
熔覆加工：对零件...

【专利技术属性】
技术研发人员：于斌，董振启，吴松，李申申，李戴伟，徐大林，汤用鑫，谭李雯，陈相君，陈洛，
申请(专利权)人：泰尔安徽工业科技服务有限公司，
类型：发明
国别省市：