一种复杂轮廓曲线磨削误差原位检测装置和方法与流程

文档序号:12440059阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种复杂轮廓曲线磨削误差原位检测装置,其特征在于,包括:运动控制器、计算机、位置测量部件、滑台组件、刀尖圆弧砂轮、图像采集部件;其中:

所述刀尖圆弧砂轮安装在滑台组件上,并随滑台组件沿x、y、z方向运动;

所述位置测量部件检测刀尖圆弧砂轮的位置,并将信号发送给运动控制器;当检测到刀尖圆弧砂轮运动到最高点时,所述运动控制器发送信号到计算机,由计算机控制图像采集部件进行采集工件图像;

所述图像采集部件在曲线磨削加工时实时采集工件图像并传给计算机;

所述计算机,对图像采集部件实时采集的工件图像进行处理,得到工件实际轮廓;曲线磨削过程中,包括砂轮磨损、机床几何误差、机床热误差在内的多项误差最终综合表现为工件实际轮廓与其理论轮廓之间的偏差,所述计算机通过将工件实际轮廓与理论轮廓进行比较得到当前包括砂轮磨损、机床几何误差、机床热误差在内的加工误差,并根据此误差将补偿指令发送到运动控制器,由运动控制器控制滑台组件进行补偿运动;

所述运动控制器接收计算机发出的数控指令,进行译码后对滑台组件及刀尖圆弧砂轮的运动进行控制。

2.根据权利要求1所述的复杂轮廓曲线磨削误差原位检测装置,其特征在于,所述位置测量部件安装在滑台组件上,并随滑台组件沿x、y方向运动,滑台组件用于带动刀尖圆弧砂轮、位置测量部件运动,刀尖圆弧砂轮在运动控制器的控制下高速旋转,沿x、y方向做插补运动,同时沿z方向做往复运动。

3.根据权利要求1或2所述的复杂轮廓曲线磨削误差原位检测装置,其特征在于,所述装置进一步包括平行背光源,位于工件及图像采集部件下方,以获得更好的图像采集效果。

4.根据权利要求3所述的复杂轮廓曲线磨削误差原位检测装置,其特征在于,所述装置进一步包括床身、工作台,工作台用于装夹工件,并安装在床身上,滑台组件也安装在床身上,平行背光源安装在床身上。

5.根据权利要求1或2所述的复杂轮廓曲线磨削误差原位检测装置,其特征在于,所述曲线磨削加工中,工件及图像采集部件固定不动,工件的加工轮廓位 于图像采集部件的视野内,工件装夹完成后,加工轮廓在图像采集部件所成图像中的位置一定,工件的理论轮廓位置也固定不变。

6.一种基于复杂轮廓曲线磨削误差原位检测方法,其特征在于,所述方法通过将工件实际轮廓与理论轮廓进行比较得到当前包括砂轮磨损、机床几何误差、机床热误差在内的加工误差;包括:

获取刀尖圆弧砂轮的前端刀尖圆弧中心理论位置C、工件上理论加工点Mi、工件实际轮廓;

在采集的工件图像中作过刀尖圆弧砂轮的刀尖圆弧中心理论位置C、当前理论加工点Mi的直线,该直线与工件实际轮廓交于点Mr,点Mr与点Mi在没有加工误差的情况下重合;在存在加工误差时点Mr与点Mi则不重合,点Mr为当前的实际加工点,点Mr与点Mi之间的距离d即为当前加工的误差。

7.根据权利要求6所述的一种复杂轮廓曲线磨削误差原位检测方法,其特征在于,当检测到加工误差超过误差限时,通过确定引起加工误差的原因;

当过刀尖圆弧砂轮的刀尖圆弧中心理论位置与当前理论加工点的直线,与工件实际轮廓的交点,位于刀尖圆弧砂轮的刀尖圆弧中心理论位置与当前理论加工点之间时,加工误差由刀尖圆弧砂轮进给不足引起;否则,加工误差由刀尖圆弧砂轮进给过大引起。

8.根据权利要求7所述的一种复杂轮廓曲线磨削误差原位检测方法,其特征在于,当加工误差由刀尖圆弧砂轮进给不足引起时,进一步确定加工误差方向及大小的方法为:

截取以刀尖圆弧砂轮前端圆弧中心为圆心、半径为刀尖圆弧砂轮刀尖圆弧半径的刀尖理论圆区域,此时工件图像会进入此理论圆区域;

加工某点时若出现由进给不足引起的误差,截取该点加工前和加工后的刀尖理论圆区域并进行比较,得到其差别即为最后一次加工刀尖圆弧砂轮所切掉的工件部分,也即最后一次加工刀尖圆弧砂轮实际所处的位置;当刀尖圆弧砂轮实际位置相对理论位置在某方向上有偏差时,在此方向上刀尖圆弧砂轮实际边缘点到理论边缘的距离相同;

基于此,在得到前述刀尖圆弧砂轮实际位置之后,找到这部分刀尖圆弧砂轮的边缘点,在理论加工点法线方向±90°的范围内,沿某些方向计算这些点到刀尖 圆弧砂轮理论边缘的距离得到一组距离值,并计算每个方向上该组距离值的标准差,取标准差最小的方向为误差的方向,该方向上刀尖圆弧砂轮实际边缘点到理论边缘的距离的平均值作为误差的大小。

9.根据权利要求8所述的一种复杂轮廓曲线磨削误差原位检测装置,其特征在于,在某点加工完成后检测到由进给不足引起的误差时,最后一次加工可能会存在较大的误差而导致刀尖圆弧砂轮没有切到工件,此时该点加工前后的理论圆区域相同,从而无法得到其差别图像,也就无法利用上述方法确定误差的方向和大小,此种情况先,取理论加工点的法线方向为误差方向,误差的大小为检测到的超差量。

10.根据权利要求6所述的一种复杂轮廓曲线磨削误差原位检测装置,其特征在于,当加工误差由刀尖圆弧砂轮进给过大引起时,选取理论加工点的法线方向作为误差的方向,误差的大小为检测到的过切量加上两倍误差限。

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