本發(fā)明專利技術(shù)提供了一種結(jié)構(gòu)簡單、檢測精度和效率較高的基于直驅(qū)式電機(jī)的凸輪輪廓檢測系統(tǒng)，其包括：直驅(qū)式電機(jī)、同軸固定設(shè)于直驅(qū)式電機(jī)的轉(zhuǎn)子上的用于帶動(dòng)凸輪同步同軸旋轉(zhuǎn)的心軸、水平設(shè)于凸輪一側(cè)的絲杠螺母副、設(shè)于該絲杠螺母副的活動(dòng)螺母上的激光測量頭、用于測量所述活動(dòng)螺母的水平位移量的光柵尺位移傳感器、設(shè)于直驅(qū)式電機(jī)的固定座中的用于檢測所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度的圓光柵、以及工控機(jī)；所述工控機(jī)控制所述直驅(qū)式電機(jī)和絲杠螺母副動(dòng)作，并根據(jù)所述激光測量頭、光柵尺位移傳感器和圓光柵測得的數(shù)據(jù)得出凸輪的外輪廓數(shù)據(jù)。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本發(fā) 明涉及一種基于直驅(qū)式電機(jī)的凸輪輪廓檢測系統(tǒng)及其檢測方法。_
技術(shù)介紹
凸輪機(jī)構(gòu)廣泛應(yīng)用于各種自動(dòng)化機(jī)械、精密儀器、自動(dòng)化控制系統(tǒng)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(xiàng)誤差，及時(shí)快速地反饋凸輪的質(zhì)量信息，傳統(tǒng)的光學(xué)機(jī)械量儀以及人工數(shù)據(jù)處理的方法，已不能適應(yīng)凸輪廣泛采用的自動(dòng)線生產(chǎn)的需要了。隨著汽車工業(yè)、工程機(jī)械等的高速發(fā)展和制造技術(shù)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(lǐng)域要解決的技術(shù)難題。_
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、檢測精度和效率較高的基于直驅(qū)式電機(jī)的凸輪輪廓檢測系統(tǒng)。為解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)提供了一種基于直驅(qū)式電機(jī)的凸輪輪廓檢測系統(tǒng)，包括直驅(qū)式電機(jī)、同軸固定設(shè)于直驅(qū)式電機(jī)的轉(zhuǎn)子上的用于帶動(dòng)凸輪同步同軸旋轉(zhuǎn)的心軸、水平設(shè)于凸輪一側(cè)的絲杠螺母副、設(shè)于該絲杠螺母副的活動(dòng)螺母上的激光測量頭、用于測量所述活動(dòng)螺母的水平位移量的光柵尺位移傳感器、設(shè)于直驅(qū)式電機(jī)的固定座中的用于檢測所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度的圓光柵、以及工控機(jī)；所述工控機(jī)控制所述直驅(qū)式電機(jī)和絲杠螺母副動(dòng)作，并根據(jù)所述激光測量頭、光柵尺位移傳感器和圓光柵測得的數(shù)據(jù)得出凸輪的外輪廓數(shù)據(jù)。具體地，所述絲杠螺母副的絲桿與一步進(jìn)電機(jī)傳動(dòng)相連；工控機(jī)包括用于實(shí)時(shí)控制所述直驅(qū)式電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)控制卡，與所述激光測量頭相連的用于實(shí)時(shí)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圓光柵相連的編碼器計(jì)數(shù)卡，以及通過系統(tǒng)總線與所述運(yùn)動(dòng)控制卡、激光位移傳感器采集卡和編碼器計(jì)數(shù)卡相連的CPU單元；所述運(yùn)動(dòng)控制卡通過一伺服驅(qū)動(dòng)器控制所述直驅(qū)式電機(jī)動(dòng)作；運(yùn)動(dòng)控制卡同時(shí)通過一步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器控制步進(jìn)電機(jī)動(dòng)作。絲杠螺母副的絲桿的中心線、以及激光測量頭輸出的激光與所述心軸的軸線垂直相交。在所述凸輪的旋轉(zhuǎn)角度為θ i時(shí)，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(shí)，光柵尺位移傳感器測量得的所述活動(dòng)螺母在水平方向與光柵尺位移傳感器的硬零位丨.:.的間距即第二間距測量值為&, i=l，2，3…n ；i為凸輪旋轉(zhuǎn)一周的過程中同時(shí)檢測所述第一、第二間距測量值^、(《的次數(shù)，O。( 0^360°。所述基于直驅(qū)式電機(jī)的凸輪輪廓檢測系統(tǒng)的另一種檢測方法包括 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(nèi)，然后檢測并記錄所述第一間距/p.,同時(shí)檢測并記錄所述活動(dòng)螺母在水平方向與所述硬零位I的間距即第二間距(ve ； b)、將凸輪無間隙配合于所述心軸上，若未知凸輪的外輪廓數(shù)據(jù)，則在開始控制凸輪旋轉(zhuǎn)一周的同時(shí)，控制絲杠螺母副的活動(dòng)螺母根據(jù)激光測量頭測得的所述第一間距測量值為k的大小做靠近或遠(yuǎn)離凸輪的直線位移，以控制所述第一間距測量值&始終處于激光測 量頭的量程內(nèi)，并獲取與凸輪的旋轉(zhuǎn)角度Qi相對應(yīng)的所述第一、第二間距測量值Zn、/M ； c)、由心軸直徑Φ(1和所述/卩、/1/5、^^，計(jì)算出凸輪的極徑測量值 Pt I^f J = ~4d^r(Jrc — Iri) — ((,/0 - Im J。本專利技術(shù)具有積極的效果(I)本專利技術(shù)的基于直驅(qū)式電機(jī)的凸輪輪廓檢測系統(tǒng)采用非接觸測量方法，激光測量頭運(yùn)動(dòng)由絲杠螺母副直接驅(qū)動(dòng)，絲杠螺母副通過予緊可消除間隙，絲杠負(fù)載小，所以動(dòng)態(tài)剛度高、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能好。測量過程中測量頭無機(jī)械磨損，與其它接觸式測量，速度快、精度高、精度保持性好。選用量程范圍小(量程起點(diǎn) 量程終點(diǎn))的激光測量頭，在其線性度不變的條件下，測量誤差小。激光測量頭水平方向運(yùn)動(dòng)距離由光柵尺位移傳感器完成，在凸輪的極徑變化大的情況下，仍可獲得高的測量精度、更高性價(jià)比；(2)為了保證激光測量頭始終在量程范圍內(nèi)測量，即保證測量頭與凸輪輪廓距離在量程起點(diǎn)和量程終點(diǎn)之間，本專利技術(shù)采用數(shù)控插補(bǔ)方法，使凸輪旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與激光測量頭水平方向直線運(yùn)動(dòng)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)。凸輪旋轉(zhuǎn)角度由設(shè)于直驅(qū)式電機(jī)中的圓光柵檢測，心軸在圓周方向零點(diǎn)由圓光柵零位脈沖信號確定。(3)心軸直接與電機(jī)轉(zhuǎn)子連接，消除了減速器、齒輪、皮帶等傳統(tǒng)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)中的傳動(dòng)誤差、機(jī)械滯后、反向間隙，伺服剛性高、快速響應(yīng)性能好。(4)圓光柵輸出正、余弦信號和零位信號，零位信號為電機(jī)轉(zhuǎn)子在圓周方向提供可重復(fù)的起始位置。圓光柵正、余弦弦信號經(jīng)過細(xì)分并轉(zhuǎn)換成方波信號，用于伺服驅(qū)動(dòng)器位置閉環(huán)控制；該方波信號同時(shí)接入編碼器計(jì)數(shù)卡，工控機(jī)可得到凸輪實(shí)際轉(zhuǎn)角。_附圖說明圖I為本專利技術(shù)的基于直驅(qū)式電機(jī)的凸輪輪廓檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意 圖2為圖I中的基于直驅(qū)式電機(jī)的凸輪輪廓檢測系統(tǒng)的未安裝凸輪時(shí)的結(jié)構(gòu)圖。_具體實(shí)施例方式(實(shí)施例I) 見圖1-2，本實(shí)施例的基于直驅(qū)式電機(jī)的凸輪輪廓檢測系統(tǒng)包括用于帶動(dòng)凸輪10繞垂向的心軸5水平同軸旋轉(zhuǎn)的直驅(qū)式電機(jī)I、水平設(shè)于直驅(qū)式電機(jī)I 一側(cè)的絲杠螺母副3、設(shè)于該絲杠螺母副3的活動(dòng)螺母3-1上且于凸輪10 —側(cè)的激光測量頭2、用于測量所述活動(dòng)螺母3-1的水平位移量的光柵尺位移傳感器4、設(shè)于直驅(qū)式電機(jī)I的固定座1-1中的用于檢測凸輪10的旋轉(zhuǎn)角度的圓光柵、以及工控機(jī)；所述工控機(jī)控制所述直驅(qū)式電機(jī)I和絲杠螺母副3動(dòng)作，并根據(jù)所述激光測量頭2、光柵尺位移傳感器4和圓光柵測得的數(shù)據(jù)得出凸輪10的外輪廓數(shù)據(jù)。所述運(yùn)動(dòng)控制卡通過一伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器控制所述直驅(qū)式電機(jī)I的動(dòng)作；運(yùn)動(dòng)控制卡同時(shí)通過步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器控制步進(jìn)電機(jī)7動(dòng)作。作為最優(yōu)的實(shí)施方式，絲杠螺母副3的絲桿3-2的中心線、以及激光測量頭2輸出的激光與所述心軸5的軸線垂直相交。所述工控機(jī)包括用于實(shí)時(shí)控制所述直驅(qū)式電機(jī)I和絲杠螺母副3動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)控制卡，與所述激光測量頭2相連的用于實(shí)時(shí)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和圓光柵相連的編碼器計(jì)數(shù)卡，通過系統(tǒng)總線與所述運(yùn)動(dòng)控制卡、激光位移傳感器采集卡和編碼器計(jì)數(shù)卡相連的CPU單元，以及經(jīng)顯卡與所述系統(tǒng)總線相連的用于顯示和對比凸輪10的外輪廓數(shù)據(jù)的IXD。 在所述凸輪10的旋轉(zhuǎn)角度為Θ i時(shí)，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G ;同時(shí)，光柵尺位移傳感器4測量得的所述活動(dòng)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…n ；i為凸輪10旋轉(zhuǎn)一周的過程中同時(shí)檢測所述第一、第二間距測量值^、。的次數(shù)，η可根據(jù)凸輪測量角度間隔大小確定，例如180、360、720等，η越大，測得的凸輪10的外輪廓數(shù)據(jù)越精確；0。( Θ ^360°，θ +1_θ =θ 廠 Θ H。為提高對凸輪加工精度要求較高部位(如凸輪的凸起部的外輪廓數(shù)據(jù))的檢測精度，同時(shí)盡量確保檢測效率，可設(shè)置在檢測該部位時(shí)，降低ei+1和θ 差值。若已知凸輪10的外輪廓數(shù)據(jù)P = ρ{θ),則所述檢測系統(tǒng)的檢測方法包括 Α、將激光測量頭2與心軸5的外圓的間距即第一間距控制在激光測量頭2的量程內(nèi)(最佳的實(shí)施方式為第一間距控制在激光測量頭2的量程中點(diǎn)附近，因?yàn)樵诹砍讨悬c(diǎn)附近的測量精確度最高)，然后檢測并記錄所述第一間距同時(shí)檢測并記錄所述活動(dòng)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無間隙配合于所本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種基于直驅(qū)式電機(jī)的凸輪輪廓檢測系統(tǒng)，其特征在于包括：直驅(qū)式電機(jī)（1）、同軸固定設(shè)于直驅(qū)式電機(jī)（1）的轉(zhuǎn)子（1？2）上的用于帶動(dòng)凸輪（10）同步同軸旋轉(zhuǎn)的心軸（5）、水平設(shè)于凸輪（10）一側(cè)的絲杠螺母副（3）、設(shè)于該絲杠螺母副（3）的活動(dòng)螺母（3？1）上的激光測量頭（2）、用于測量所述活動(dòng)螺母（3？1）的水平位移量的光柵尺位移傳感器（4）、設(shè)于直驅(qū)式電機(jī)（1）的固定座（1？1）中的用于檢測所述轉(zhuǎn)子（1？2）的旋轉(zhuǎn)角度的圓光柵、以及工控機(jī)；？所述工控機(jī)控制所述直驅(qū)式電機(jī)（1）和絲杠螺母副（3）動(dòng)作，并根據(jù)所述激光測量頭（2）、光柵尺位移傳感器（4）和圓光柵測得的數(shù)據(jù)得出凸輪（10）的外輪廓數(shù)據(jù)。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：丁仕燕，
申請(專利權(quán))人：常州工學(xué)院，
類型：發(fā)明
國別省市：
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