用于凸輪輪廓檢測的數控系統技術方案

本發明專利技術提供了一種結構簡單、檢測精度和效率較高的用于凸輪輪廓檢測的數控系統，其包括：用于帶動凸輪繞垂向的心軸水平同軸旋轉的數控轉臺、水平設于數控轉臺一側的絲杠螺母副、設于該絲杠螺母副的活動螺母上且于凸輪一側的激光測量頭、用于測量所述活動螺母的水平位移量的光柵尺位移傳感器、用于檢測凸輪的旋轉角度的編碼器、以及工控機；所述工控機控制所述數控轉臺和絲杠螺母副動作，并根據所述激光測量頭、光柵尺位移傳感器和編碼器測得的數據得出凸輪的外輪廓數據。

CNC system for cam profile detection

The invention provides a simple structure, high detection accuracy and efficiency for cam contour detection of CNC system, which comprises: a drive cam around the vertical spindle horizontal coaxial rotary NC rotary table, the level at the side of the NC rotary table is arranged on the screw nut, screw nut pairs on one side of the cam and the movable nut the laser measuring head, used for measuring the horizontal displacement of the movable nut of the grating displacement sensor for detecting the rotation of the cam angle encoder, and IPC; the control of the NC rotary table and screw nut, and according to the outline data of the laser measuring head, grating displacement sensor the measured data obtained and encoder cam.

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種用于凸輪輪廓檢測的數控系統及其檢測方法。
技術介紹
凸輪機構廣泛應用于各種自動化機械、精密儀器、自動化控制系統等。要做到高精 度、高效率地檢測凸輪，并正確處理、評定它的各項誤差，及時快速地反饋凸輪的質量信息， 傳統的光學機械量儀以及人工數據處理的方法，已不能適應凸輪廣泛采用的自動線生產的 需要了。隨著汽車工業、工程機械等的高速發展和制造技術的不斷提高，對如何提高凸輪加 工精度的檢測精度和效率，是本領域要解決的技術難題。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是提供一種結構簡單、檢測精度和效率較高的用于凸 輪輪廓檢測的數控系統。為解決上述技術問題，本專利技術提供了一種用于凸輪輪廓檢測的數控系統，包括用 于帶動凸輪繞垂向的心軸水平同軸旋轉的數控轉臺、水平設于數控轉臺一側的絲杠螺母 副、設于該絲杠螺母副的活動螺母上且于凸輪一側的激光測量頭、用于測量所述活動螺母 的水平位移量的光柵尺位移傳感器、用于檢測凸輪的旋轉角度的編碼器、以及工控機；所 述工控機控制所述數控轉臺和絲杠螺母副動作，并根據所述激光測量頭、光柵尺位移傳感 器和編碼器測得的數據得出凸輪的外輪廓數據。具體地，所述絲杠螺母副的絲桿與一步進電機傳動相連，所述數控轉臺與一轉臺 電機傳動相連；工控機包括用于實時控制所述數控轉臺和絲杠螺母副動作的運動控制 卡，與所述激光測量頭相連的用于實時檢測激光測量頭與凸輪的外輪廓的間距的激光位移 傳感器采集卡，與所述光柵尺位移傳感器和編碼器相連的編碼器計數卡，以及通過系統總 線與所述運動控制卡、激光位移傳感器采集卡和編碼器計數卡相連的CPU單元；所述運動 控制卡通過一轉臺電機驅動器控制轉臺電機的動作，進而控制所述數控轉臺動作；運動控 制卡同時通過一步進電機驅動器控制步進電機動作。在所述凸輪的旋轉角度為θ i時，測得的凸輪的外輪廓與激光測量頭的間距即第 一間距測量值為‘；同時，光柵尺 位移傳感器測量得的所述活動螺母在水平方向與光柵尺位移傳感器的硬零位夂的間距即 第二間距測量值為/iif,i=l，2，3…η ;n為凸輪旋轉一周的過程中同時檢測所述第一、第二間 距測量值‘、L的次數，0°彡0^360°。所述用于凸輪輪廓檢測的數控系統的檢測方法包括A)、將激光測量頭與心軸的外圓的間距即第一間距控制在激光測量頭的量程內，然 后檢測并記錄所述第一間距同時檢測并記錄所述活動螺母在水平方向與所述硬零位I的間距即第二間距&0.；(由于所述心軸的加工和安裝精度容易保障，因此只需要檢測所 述第一間距丨τ 。)B)、將凸輪無間隙配合于所述心軸上，若已知凸輪的外輪廓數據則在開始 控制凸輪旋轉一周的同時，控制激光測量頭相對凸輪的外輪廓按照P = ρ θ) + 的軌跡 運動；同時，控制所述第一間距測量值^始終處于激光測量頭的量程內，并獲取與凸輪的 旋轉角度Qi相對應的所述第一、第二間距測量值‘、‘；C)、由心軸直徑0d和所述‘、/vs}、‘、‘，計算出凸輪的極徑測量值凡權利要求1.一種用于凸輪輪廓檢測的數控系統，其特征在于包括用于帶動凸輪(10)繞垂向的 心軸(1-1)水平同軸旋轉的數控轉臺(1)、水平設于數控轉臺(1)一側的絲杠螺母副(3)、設 于該絲杠螺母副(3)的活動螺母(3-1)上且于凸輪(10)—側的激光測量頭(2)、用于測量所 述活動螺母(3-1)的水平位移量的光柵尺位移傳感器(4)、用于檢測凸輪(10)的旋轉角度 的編碼器(5)、以及工控機；所述工控機控制所述數控轉臺(1)和絲杠螺母副(3)動作，并根據所述激光測量頭 (2)、光柵尺位移傳感器(4)和編碼器(5)測得的數據得出凸輪(10)的外輪廓數據。2.根據權利要求1所述的用于凸輪輪廓檢測的數控系統，其特征在于所述絲杠螺母 副(3)的絲桿(3-2)與一步進電機(7)傳動相連，所述數控轉臺(1)與一轉臺電機(6)傳動 相連；所述工控機包括用于實時控制所述數控轉臺(1)和絲杠螺母副(3)動作的運動控制 卡，與所述激光測量頭(2)相連的用于實時檢測激光測量頭(2)與凸輪(10)的外輪廓的間 距的激光位移傳感器采集卡，與所述光柵尺位移傳感器(4)和編碼器(5)相連的編碼器計 數卡，以及通過系統總線與所述運動控制卡、激光位移傳感器采集卡和編碼器計數卡相連 的CPU單元；所述運動控制卡通過一轉臺電機驅動器控制轉臺電機(6 )的動作，進而控制所述數控 轉臺(1)動作；運動控制卡同時通過一步進電機驅動器控制步進電機(7)動作。3.根據權利要求2所述的用于凸輪輪廓檢測的數控系統，其特征在于在所述凸輪 (10)的旋轉角度為θ i時，測得的凸輪(10)的外輪廓與激光測量頭(2)的間距即第一間距 測量值為‘；同時，光柵尺位移傳 感器(4)測量得的所述活動螺母(3-1)在水平方向與光柵尺位移傳感器(4)的硬零位) 的間距即第二間距測量值為‘，i=l, 2，3··· η ；η為凸輪(10)旋轉一周的過程中同時檢測所 述第一、第二間距測量值‘、“的次數，0°彡0^360° ；所述用于凸輪輪廓檢測的數控系統的檢測方法包括Α)、將激光測量頭(2)與心軸(1-1)的外圓的間距即第一間距^控制在激光測量頭 (2)的量程內，然后檢測并記錄所述第一間距&.,同時檢測并記錄所述活動螺母(3-1)在水平方向與所述硬零位(/.:.)的間距即第二間距；B)、將凸輪(10)無間隙配合于所述心軸(1-1)上，若已知凸輪(10)的外輪廓數據 ρ =/7(0),則在開始控制凸輪(10)旋轉一周的同時，控制激光測量頭(2)相對凸輪(10)的外輪廓按照= ρ β) + 的軌跡運動；同時，控制所述第一間距測量值“始終處于激光 測量頭(2)的量程內，并獲取與凸輪(10)的旋轉角度Qi相對應的所述第一、第二間距測量C)、由心軸直徑0d和所述‘、/vs}、I15、‘，計算出凸輪(10)的極徑測量值/M》/)D)、將所述極徑測量值約(約)與所述外輪廓數據=/N 相比較，得出凸輪(10)的 外輪廓加工誤差。4.根據權利要求2所述的用于凸輪輪廓檢測的數控系統，其特征在于在所述凸輪 (10)的旋轉角度為θ i時，測得的凸輪(10)的外輪廓與激光測量頭(2)的間距即第一間距 測量值為‘；同時，光柵尺位移傳感器(4)測量得的所述活動螺母(3-1)在水平方向與光柵 尺位移傳感器(4)的硬零位(/:)的間距即第二間距測量值為Jj_ft,i=l，2，3…η ；η為凸輪(10) 旋轉一周的過程中同時檢測所述第一、第二間距測量值‘、‘的次數，0° ( 6^360° ；所述用于凸輪輪廓檢測的數控系統的檢測方法包括a)、將激光測量頭(2)與心軸(1-1)的外圓的間距即第一間距。:.控制在激光測量頭(2) 的量程內，然后檢測并記錄所述第一間距‘.:，同時檢測并記錄所述活動螺母(3-1)在水平 方向與所述硬零位(『,)的間距即第二間距；b)、將凸輪(10)無間隙配合于所述心軸(1-1)上，若未知凸輪(10)的外輪廓數據，則在 開始控制凸輪(10)旋轉一周的同時，控制絲杠螺母副(3)的活動螺母(3-1)根據激光測量 頭(2)測得的所述第一間距測量值為&的大小做靠近或遠離凸輪(10)的直線位移，以控制 所述第一間距測量值‘始終處于激光測量頭本文檔來自技高網...

【技術保護點】
１．一種用于凸輪輪廓檢測的數控系統，其特征在于包括：用于帶動凸輪（１０）繞垂向的心軸（１－１）水平同軸旋轉的數控轉臺（１）、水平設于數控轉臺（１）一側的絲杠螺母副（３）、設于該絲杠螺母副（３）的活動螺母（３－１）上且于凸輪（１０）一側的激光測量頭（２）、用于測量所述活動螺母（３－１）的水平位移量的光柵尺位移傳感器（４）、用于檢測凸輪（１０）的旋轉角度的編碼器（５）、以及工控機；所述工控機控制所述數控轉臺（１）和絲杠螺母副（３）動作，并根據所述激光測量頭（２）、光柵尺位移傳感器（４）和編碼器（５）測得的數據得出凸輪（１０）的外輪廓數據。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：丁仕燕，毛建秋，唐國興，劉天軍，干為民，
申請(專利權)人：常州工學院，
類型：發明
國別省市：32