专利名称：基于图像的大型机床装配结合面法向接触刚度测量装置的制作方法
技术领域：
本发明特别涉及一种机床结合面法向接触刚度测量系统，属大型机床装配测量技术领域。
背景技术：
随着高精度大型机床机械设备的高速发展，一些以往被人忽视的问题开始成为关键。其中，设备结构中大量存在的接触面截断了设备的整体连续性，并表现出了很高的非线性，直接影响大型设备的动力性能。装配结合面的接触刚度和结合面的表面质量以及接触应力、接触状态有密切的关系，如果能给出这些影响因素的相关规律，将为接触刚度的测量带来极大地益处。以往的接触刚度的测量仅停留在实验研究阶段，给出了一些测量装置，无法在工程实际中应用。即使应用于实际中，由于接触界面的几何特性和安装位置的限制，使得这些测量方法无法应用于机床装配面的接触刚度测量。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于图像的大型机床装配结合面法向接触刚度测量装置，以解决上述技术问题。为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案一种基于图像的大型机床装配结合面法向接触刚度测量装置，其特征在于由基准划标机构与测量采集装置组成；基准划标机构包括磁力底座(10)、精度标尺00)、游标GO)、划标头(50)和弹簧机构(30)；精度标尺O0)固定于磁力底座(10)上，游标00)与标尺O0)滑动配合；划标头(50)垂直布置于游标GO)上，游标00)中安装有连接划标头(50)的三爪弹簧机构 (30)；测量采集装置包括相机(2)、连接线(5)、计算机(6)和三脚架⑷；工业相机(2) 固定于三脚架(4)上，工业相机(2)通过连接线(5)与计算机(6)连接；基准划标机构中的三爪划标头(50)，分别标记带塑性变形的接触层和完全弹性变形的弹性层，测量采集装置中的相机( 采集加载前后三爪划标头(50)标记点的图像数据，传送给计算机(6)，计算机(6)结合图像技术获取标记点的前后相对位移量，得到相应弹性层和接触层的应变量或称标记点位移，进而通过计算机(6)显示出接触界面法向接触刚度。基准划标机构中的划标头(50)为三爪式划标头；划标头(50)包括中间的第二标头(5 和位于第二标头上侧的的第一标头(51)、下侧的第三标头(53)。基准划标机构中的第一标头(51)和第二标头(5 之间的距离以及第二标头(52) 和第三标头(53)之间的距离都是依据测量范围预先设定的。测量采集装置相机( 上安装有微距变焦镜头(1)。本发明的基本思想利用三爪划标头50，分别标记带塑性变形的接触层和完全弹性变形的弹性层，利用高分辨率工业CCD相机2采集加载情况下标记点的图像数据，结合图像技术获取标记点的相对位移量，以得到相应弹性层和接触层的应变量(标记点位移)，进而得到接触界面法向接触刚度。与现有技术相比，本发明具有以下优点本发明通过分别标记界面完全弹性接触层和包含塑性影响接触层，加载前后利用图像处理得到不同接触层应变量，进而计算得到结合面法向接触刚度，用于指导机床结构设计和装配工艺改进；实际测试表明，本发明不仅适用于实验研究，也完全适用于实际工况的测量检验需求。本发明基于图像的机床结合面法向接触刚度测量装置方便快捷，具备可便携性，适用范围广，能真正广泛应用于工程实际的法向接触刚度测量。
图1为本发明测量系统的基准划标机构的示意图。图2为本发明测量采集系统的示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明做进一步详细描述。图1及图2所示，本发明基于图像的大型机床装配结合面法向接触刚度测量装置， 包括基准划标机构和测量采集装置。一种基于图像的大型机床装配结合面法向接触刚度测量装置，包括基准划标机构；所述基准划标机构包括磁力底座、精度标尺、游标、划标头和弹簧机构；精度标尺固定于磁力底座上，游标与标尺滑动配合；划标头垂直布置于游标上，游标中安装有连接划标头的三爪弹簧机构；所述基于图像的大型机床装配结合面法向接触刚度测量装置还包括测量采集装置；所述测量采集装置包括相机、连接线、计算机和三脚架；相机固定于三脚架上， 相机通过连接线连接计算机。划标头为三爪式划标头；划标头包括中间的第二标头和位于第二标头两侧的第一标头、第三标头。第一标头和第二标头之间的距离以及第三标头和第二标头之间的距离都是根据测量范围事先给定的。相机上安装有微距变焦镜头。基准划标机构包括磁力底座10、精度标尺20、游标40、划标头50和三爪弹簧机构 30。精度标尺20固定于磁力底座10上，游标40与标尺20滑动配合；划标头50采用三爪式(保证标记点间距严格一致，准确可靠)，垂直布置于游标40上，随游标40 —起运动；游标40中安装有连接划标头50的三爪弹簧机构30。具体操作基准划标机构通过磁力座10吸附固定，保证三爪划标头50三点连线垂直于待测接触面；滑动游标40到达界面接触面位置作为三爪初始位置，上下调节游标使接触面位置位于三爪理想标记范围内，作为测量位置；按动三爪弹簧机构30，使三爪划标头 50接触待测面，在待测面上留下印记，完成界面不同接触层标记。测量采集装置包括百万级分辨率的工业相机2、变焦镜头1、连接线5、计算机6、三脚架4和物距微调托板3。具体安装操作，组装相机2和镜头1，固定相机2于物距微调托板3上，联接三脚架4和物距微调托板3，三脚架4置于平稳无震源的地面或平台；通过连接线5连接相机2和计算机6。 本发明三爪划标头50包括中间的第二标头52、位于第二标头上侧的第一标头51 和位于第二标头下侧的第三标头53 ；第一标头51和第二标头52之间的距离以及第二标头52和第三标头53之间的距离都是根据测量范围事先给定的。本发明优选的中间第二标头52与第一标头51之间的间距为3-5mm，中间第二标头52与第三标头53之间的间距为 5-8mm ；划线时，中间标头52和距其距离较近的第一标头51位于接触面9上侧的上层接触体8区域，距中间标头52较远的第三标头53位于接触面9下侧的下层接触体10区域；本发明三爪划标头50标记的为无损的黑色圆点7。
权利要求
1.一种基于图像的大型机床装配结合面法向接触刚度测量装置，其特征在于由基准划标机构与测量采集装置组成；基准划标机构包括磁力底座(10)、精度标尺(20)、游标(40)、划标头(50)和弹簧机构 (30)；精度标尺00)固定于磁力底座(10)上，游标00)与标尺O0)滑动配合；划标头 (50)垂直布置于游标GO)上，游标00)中安装有连接划标头(50)的三爪弹簧机构(30)；测量采集装置包括相机O)、连接线(5)、计算机(6)和三脚架⑷；工业相机(2)固定于三脚架⑷上，工业相机(2)通过连接线(5)与计算机(6)连接；基准划标机构中的三爪划标头(50)，分别标记带塑性变形的接触层和完全弹性变形的弹性层，测量采集装置中的相机( 采集加载前后三爪划标头(50)标记点的图像数据，传送给计算机(6)，计算机(6)结合图像技术获取标记点的前后相对位移量，得到相应弹性层和接触层的应变量或称标记点位移，进而通过计算机(6)显示出接触界面法向接触刚度。
2.根据权利要求1所述的基于图像的大型机床装配结合面法向接触刚度测量装置，其特征在于基准划标机构中的划标头(50)为三爪式划标头；划标头(50)包括中间的第二标头(5 和位于第二标头上侧的的第一标头(51)、下侧的第三标头(53)。
3.根据权利要求2所述的基于图像的大型机床装配结合面法向接触刚度测量装置，其特征在于基准划标机构中的第一标头(51)和第二标头(52)之间的距离以及第二标头(52) 和第三标头(53)之间的距离都是依据测量范围预先设定的。
4.根据权利要求1所述的基于图像的大型机床装配结合面法向接触刚度测量装置，其特征在于测量采集装置相机( 上安装有微距变焦镜头(1)。
全文摘要
本发明提供一种基于图像的大型机床装配结合面法向接触刚度测量装置，包括基准划标机构；所述基准划标机构包括磁力底座、精度标尺、游标、划标头和弹簧机构；精度标尺固定于磁力底座上，游标与标尺滑动配合；划标头垂直布置于游标上，游标中安装有连接划标头的三爪弹簧机构；所述大型机床装配结合面法向接触刚度测量装置还包括测量采集装置；所述测量采集装置包括相机、连接线、计算机和三脚架；相机固定于三脚架上，通过连接线连接计算机。本发明通过分别标记界面完全弹性接触层和包含塑性影响接触层，加载前后利用图像处理得到不同接触层应变量，进而计算得到结合面法向接触刚度；该测量系统方便快捷，具备可便携性，适用范围广。
文档编号G01N21/84GK102435607SQ20111043028
公开日2012年5月2日 申请日期2011年12月20日 优先权日2011年12月20日
发明者李坤, 李玉芬, 武记超, 许昆平, 赵建华 申请人:沈机集团昆明机床股份有限公司