一种五轴系统回转体测量仪技术方案

本实用新型专利技术公开了一种五轴系统回转体测量仪，在固定桥式坐标测量机的基础上配合高精度转台形成θXZ三轴结构，与Y′轴方向和Z′轴方向的线性模组构成五轴系统，通过Y′轴方向和Z′轴方向的线性模组带动CCD视觉传感器和照明光源的移动完成视觉测量，通过在五个轴上均采用高精度光栅尺，不仅提高了控制系统的控制精度，也提高了本检测装置的检测精度；采用触发式探针和CCD视觉传感器相结合的方法，可以同时进行接触测量和非接触的视觉测量，节省了测量时间，实现了对回转体快速准确的检测。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及回转体测量仪领域，尤其涉及一种五轴系统回转体测量仪。
技术介绍
回转体工件广泛应用于工业、农业和国防建设等各个领域，在国民生活中占有很大的比重。回转体工件是由一条母线绕回转轴旋转而得，其母线可以是直线段、圆弧或者曲线，表面形状可以是圆柱面和圆锥面等。回转体工件的具体结构会因其具体用途的不同而不同。常见的回转体工件包括气缸套和陀螺转子等等。随着社会进步和现代技术的高速发展，对回转体的需求量越来越大，另外回转体的结构也不断复杂化，需要测量的尺寸不再局限于直径和圆度等。在实现本技术的过程中，发现现有技术中至少存在以下缺点和不足我国回转体工件的生产发展非常迅速，但检测还是采用传统的检测方法，以接触式百分表、千分表和测量规等为主，这些方法费时费力且人为干扰因素多，重复性差，这很大程度上影响了回转体工件产量和质量的提高。回转体工件的检测已经成为回转体发展的瓶颈，因此，专利技术出一套能高精度、高效率、自动检测回转体工件的测量系统就显得尤为重要。
技术实现思路
本技术提供了一种五轴系统回转体测量仪，提高了测量精度和效率，详见下文描述—种五轴系统回转体测量仪，包括主轴、大理石工作台和转台，在所述主轴上设置有Z轴光栅和Z轴电机，所述Z轴电机通过Z轴齿形带驱动所述主轴沿Z向自由移动；在所述主轴的底部固定设置有触发式探针；在所述大理石工作台上设置有大理石固定桥和横向线性模组；所述大理石固定桥上设置有X轴导轨；所述X轴导轨上设置有X轴光栅和X轴电机，所述X轴电机通过X轴齿形带驱动滑架沿着所述X轴导轨自由滑动；所述横向线性模组上设置有纵向线性模组，并沿Y轴正方向设置有Y'轴电机，所述纵向线性模组上设置有沿Z向自由移动的视觉架；所述纵向线性模组上设置有Z'轴电机，在所述Z'轴电机的驱动下带动所述视觉架沿Z向自由移动；在所述视觉架的两端设置有同轴且均平行于X轴的背向照明光源和CCD视觉传感器；所述背向照明光源使回转体工件的轮廓成像在所述CCD视觉传感器中；所述转台内设置有e轴光栅，所述转台上设置有0轴电机；所述转台的回转中心位于测量机的Y轴原点，所述转台的回转轴线垂直于测量机的XOY平面；通过调节所述背向照明光源和所述CCD视觉传感器在所述视觉架上的位置使得所述转台的回转中心处于所述CXD视觉传感器焦平面上。在Y轴正方向和纵向线性模组上还设置有光栅。本技术提供的技术方案的有益效果是I)在固定桥式坐标测量机的基础上配合高精度转台形成0 XZ三轴结构，与Y'轴方向和Z'轴方向的线性模组构成五轴系统，通过Y'轴方向和Z'轴方向的线性模组带动CCD视觉传感器和照明光源的移动完成视觉测量；2)通过在五个轴上均采用高精度光栅尺，不仅提高了控制系统的控制精度，也提高了本检测装置的检测精度；3)采用触发式探针和CCD视觉传感器相结合的方法，可以同时进行接触测量和非接触的视觉测量，节省了测量时间，实现了对回转体快速准确的检测；4)机械结构稳定，针对不同型号的回转体可以按照预先设定自动进行多次测量，消除了人为因素的影响，稳定性强；5)该五轴系统回转体测量仪适合多种类型回转体的检测，灵活性好。附图说明图1为一种五轴系统回转体测量仪的结构示意图。附图中各标号所代表的部件列表如下1:主轴；2:Z轴光栅；3:X轴电机4:X轴光栅；5 :大理石固定桥6 :触发式探针；7 :CCD视觉传感器；8 :转台；9 :大理石工作台；10 : 0轴电机；11 Z轴齿形带；12 Z轴电机；13 :滑架；14 X轴导轨；15 :纵向线性模组；16 X轴齿形带；17:视觉架；18:照明光源；19:横向线性模组。具体实施方式为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本技术实施方式作进一步地详细描述。非接触式测头在测量时无需与工件进行接触，不存在测量力，可以测量软质介质的表面参数，无须频繁的加减速，能快速对物体进行全视场扫描测量，适用于在线快速测量，可以快速地提取物体的边界轮廓获得其特征信息。但视觉测量技术由于受相机标定精度、成像理论模型的简化以及光的反射、衍射和环境光线等各种干扰因素的存在，其测量精度并不是很高。接触式测头具有精度高、稳定性强、与工件反射特性无关等优点，配合测量软件可实现对点、直线、平面、圆弧、圆柱、圆孔和球体的快速测量。但其对工件表面的测量方式为逐点接触式测量，测量速度受到机构运行速度的限制，而且还要不断地变换速度、加速度，检测效率低。而且由于接触式探针有一定大小限制，不能对尺寸较小的工件进行测量。采用接触式测头或非接触式测头的单个传感器在测量方面存在固有的缺陷，这表现为单个传感器只能获取待测环境的部分信息，其测量值有一定的不确定性；而且每个传感器都有其优点与缺点，无法适应任务与环境的改变。而采用多传感器集成技术可以获取同一环境的多个信息，还可以描述不同环境下的特征。多个传感器还可以使环境信息的采集和处理并行化，提高整个测量系统的效率。与单一的传感器相比，多传感器系统能够更加快速、准确的获取待测环境的全面信息。为了提高测量精度和效率，参见图1，本技术提供了一种五轴系统回转体测量仪，包括主轴1、大理石工作台9和转台8，在主轴I上设置有Z轴光栅2和Z轴电机12，Z轴电机12通过Z轴齿形带11驱动主轴I沿Z向自由移动；在主轴I的底部固定设置有触发式探针6 ；在大理石工作台9上设置有大理石固定桥5和横向线性模组19 ；大理石固定桥5上设置有X轴导轨14 ；X轴导轨14上设置有X轴光栅4和X轴电机3，X轴电机3通过X轴齿形带16驱动滑架13沿着X轴导轨14自由滑动；横向线性模组19上设置有纵向线性模组15，并在沿Y轴正方向设置有Y'轴电机(图中未标示)，纵向线性模组15上设置有沿Z向自由移动的视觉架17 ;纵向线性模组15上设置有Z'轴电机(图中未标示)，在Z'轴电机的驱动下带动视觉架17沿Z向自由移动；在视觉架17的两端设置有同轴且均平行于X轴的背向照明光源18和CCD视觉传感器7 ;背向照明光源18使回转体工件的轮廓清晰成像在CCD视觉传感器7中；转台8内设置有光栅(图中未标示)，转台8上设置有e轴电机10 ;转台8的回转中心位于测量机的Y轴原点，转台8的回转轴线垂直于测量机的XOY平面；通过调节背向照明光源18和CXD视觉传感器7在横向视觉架17上的位置使得转台8的回转中心处于CXD视觉传感器7焦平面上。实际应用时，本技术五轴系统回转体测量仪是通过PMAC (开放式多轴运动控制器)运动控制卡控制固定桥式坐标测量机的电机，包括水平方向X轴电机3、竖直方向Z轴电机12和控制转台8的0轴电机，以及线性模组的Y'轴电机和Z'轴电机；通过转台8的转动能够实现从各个方位对回转体的检测。采用触发式探针6进行测量时，获得触发式探针6触发瞬间的光栅尺读数；采用CCD视觉传感器7进行测量时，通过Y'轴电机和V轴电机控制纵向线性模组15和视觉架17从而将CCD视觉传感器7移动到测量位置，采集光栅尺的数据和回转体图像，并在计算机中进行处理，得到检测结果。进一步地，为了提高测量精度，在Y轴正方向和纵向线性模组15上还设置有光栅(图中未标示)。本技术提供的五轴系统回转体测量仪的检测准备过程如下首先开启气源，待气压达到一定数值，再打开本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种五轴系统回转体测量仪，其特征在于，包括：主轴、大理石工作台和转台，在所述主轴上设置有Z轴光栅和Z轴电机，所述Z轴电机通过Z轴齿形带驱动所述主轴沿Z向自由移动；在所述主轴的底部固定设置有触发式探针；在所述大理石工作台上设置有大理石固定桥和横向线性模组；所述大理石固定桥上设置有X轴导轨；所述X轴导轨上设置有X轴光栅和X轴电机，所述X轴电机通过X轴齿形带驱动滑架沿着所述X轴导轨自由滑动；所述横向线性模组上设置有纵向线性模组，并沿Y轴正方向设置有Y′轴电机，所述纵向线性模组上设置有沿Z向自由移动的视觉架；所述纵向线性模组上设置有Z′轴电机，在所述Z′轴电机的驱动下带动所述视觉架沿Z向自由移动；在所述视觉架的两端设置有同轴且均平行于X轴的背向照明光源和CCD视觉传感器；所述背向照明光源使回转体工件的轮廓成像在所述CCD视觉传感器中；所述转台内设置有θ轴光栅，所述转台上设置有θ轴电机；所述转台的回转中心位于测量机的Y轴原点，所述转台的回转轴线垂直于测量机的XOY平面；通过调节所述背向照明光源和所述CCD视觉传感器在所述视觉架上的位置使得所述转台的回转中心处于所述CCD视觉传感器焦平面上。

【技术特征摘要】
1.一种五轴系统回转体测量仪，其特征在于，包括主轴、大理石工作台和转台， 在所述主轴上设置有Z轴光栅和Z轴电机，所述Z轴电机通过Z轴齿形带驱动所述主轴沿Z向自由移动；在所述主轴的底部固定设置有触发式探针； 在所述大理石工作台上设置有大理石固定桥和横向线性模组； 所述大理石固定桥上设置有X轴导轨；所述X轴导轨上设置有X轴光栅和X轴电机，所述X轴电机通过X轴齿形带驱动滑架沿着所述X轴导轨自由滑动； 所述横向线性模组上设置有纵向线性模组，并沿Y轴正方向设置有V轴电机，所述纵向线性模组上设置有沿Z向自由移动的视觉架；所述纵向线性模组上设置有Z'轴电机，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李醒飞，陈诚，谭文斌，李想，刘超，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：实用新型
国别省市：