模具曲面加工误差和表面粗糙度在机检测装置及检测方法

文档序号:9342675来源:国知局
模具曲面加工误差和表面粗糙度在机检测装置及检测方法
【专利说明】
[0001]
技术领域: 本发明涉及数控机床在机测量技术领域,具体涉及一种模具曲面加工误差和表面粗糙 度在机检测装置及检测方法。
[0002]
【背景技术】: 目前复杂曲面检测装置均采用接触式测量,需要接触工件的表面,接触式测量移动速 度较慢,无法测量小于测头曲率半径的微观表面,尤其是难以测量的复杂曲面,不能适用于 实时的在线在机检测。在机械复杂曲面加工过程中,需要同步得到表面的形状误差和表面 粗糙度,这样才能判定所加工的零件是否合格,特别是随着现代机械制造技术的发展,零件 的表面质量问题越来越引起广泛的关注,而且高强度复杂曲面零件的使用可靠性,在一定 程度上依赖于加工后表面的总体质量,根据原来所要求的润滑性能、耐磨性能、动力性能、 抗疲劳性能等单项性能特性,转变为要求零部件综合性能,因而对机械零件表面质量的检 测、识别和快速评定提出了新的要求,为防止二次装卡产生的误差,需要在机测量被加工曲 面的加工质量,针对模具曲面加工误差和表面粗糙度,发明在机检测装置及进行具体检测 的方法。
[0003] 工件表面质量一般包括表面物理性能和表面几何特征,工件表面几何特征的检测 一般存在接触式测量和非接触式测量,虽然接触式测量由于其测量的直观性,可靠性而被 广泛应用于机械加工领域中,但是由于接触式测量需要接触工件的表面,接触式测量移动 速度较慢,无法测量小于测头曲率半径的微观表面,特别是难以测量复杂曲面的工件,非接 触式测量可以在不接触被测物体的前提下进行精准测量,其中光学法是测量的主体,其测 量精度高,适于对软质材料、易损工件等进行测量,采用光学原理测量表面的非接触式测量 方法,可以较好地弥补触针式仪器的不足,本产品同时采用CCD摄像机和激光位移传感器 进行工件表面粗糙度和加工误差的测量,全面满足工件对机械加工表面形面误差和表面粗 糙度的要求。
[0004]

【发明内容】
: 本发明的目的是提供一种模具曲面加工误差和表面粗糙度在机检测装置及检测方法。
[0005] 上述的目的通过以下的技术方案实现: 一种模具曲面加工误差和表面粗糙度在机检测装置及检测方法,其组成包括:检测装 置,所述的检测装置包括整体支撑装置,所述的整体支撑装置上平面中间位置安装有刀柄, 所述的整体支撑装置下平面通过螺栓与面阵CCD照相装置连接,所述的整体支撑装置两侧 分别通过连接轴与激光位移传感器装置连接,所述的激光位移传感器装置具有槽,所述的 槽内分别安装有左激光位移传感器、右激光位移传感器。
[0006] 所述的模具曲面加工误差和表面粗糙度在机检测装置,所述的检测装置分别通过 所述的左激光位移传感器、所述的右激光位移传感器对模具曲面进行测量,所述的检测装 置通过所述的面阵CCD照相装置对所述的模具曲面进行数据采集。
[0007] 所述的模具曲面加工误差和表面粗糙度在机检测装置,所述的左激光位移传感 器、所述的右激光位移传感器激光聚集点交汇在所述的模具曲面表面上,所述的面阵CCD 照相装置采集点垂直于所述的模具曲面上表面。
[0008] -种模具曲面加工误差和表面粗糙度在机检测装置及检测方法。该方法包括如下 步骤:首先是由在安装在数控机床主轴的面阵CCD照相装置和DSP芯片,对复杂加工曲面进 行图像采集和图像处理,采用WV-BP330C⑶摄像机,16K的线阵CXD摄像机,提供570线的 水平清晰度,准确获得模具机械加工表面的粗糙度。然后采用左激光位移传感器、右激光位 移传感器对模具加工曲面进行测量,精确非接触测量出复杂加工曲面的位置、位移变化、厚 度、振动、距离、直径等几何量的测量,以便精准获得模具加工曲面的形状误差; 激光位移传感器采用激光三角测量法,激光发射器通过镜头将可见红色激光射向被测 物体表面,经物体反射的激光通过接收器镜头,被内部的线性相机接收,根据不同的距离, 线性相机可以在不同的角度下找到这个光点,根据这个角度及已知的激光和相机之间的距 离,数字信号处理器能够计算出传感器和被测物体之间的距离,通过面阵CCD照相装置与 激光位移传感器的结合使用,精准测量出加工表面的粗糙度和形状误差。
[0009] 有益效果: 1.本发明是一种模具曲面加工误差和表面粗糙度在机检测装置及检测方法,采用非 接触式测量,利用光学原理测量表面的非接触式测量方法,可以较好地弥补触针式仪器的 不足,本产品同时采用CCD摄像机和激光位移传感器进行工件表面粗糙度和加工误差的测 量,全面满足工件对机械加工表面粗糙度和表面形面误差的要求。
[0010] 本发明可以在不接触被测物体的前提下进行精准测量,其中光学法是测量的主 体,其测量精度高,适于对软质材料、易损工件等进行测量,采用光学原理测量表面的非接 触式测量方法,可以较好地弥补触针式仪器的不足。
[0011] 本发明采用激光位移传感器对加工表面进行分析检测,激光传感器是通过激光技 术进行测量的传感器,能够实现无接触远距离测量,具有速度快、精度高、量程大、抗光、电 干扰能力强等优点。
[0012] 本发明测量装置的图像采集和图像处理,由CCD摄像机和DSP芯片完成,能够获得 机械加工表面的粗糙度等,采用激光位移传感器获得机械加工表面的形状误差等, 5.本发明选择的Panasonie的WV-BP330CCD摄像机,8K的线阵CCD摄像机,提供570 线的水平清晰度,具有数字调节背光补偿(BLC)功能和同步锁相功能,当用于观察光线充足 的物体时,可以有效的扩大动态范围,准确获得机械加工表面的粗糙度。
[0013] 本发明测量装置的激光位移传感器可精确非接触测量被测物体的位置、位移等变 化,对于检测物体的位移、厚度、振动、距离、直径等几何量的测量非常精准,激光位移传感 器原理采用激光三角测量法,激光三角测量法一般适用于高精度、短距离的测量,激光发射 器通过镜头将可见红色激光射向被测物体表面,经物体反射的激光通过接收器镜头,被内 部的线性相机接收,根据不同的距离,线性相机可以在不同的角度下找到这个光点。
[0014] 本发明根据角度及已知的激光和相机之间的距离,数字信号处理器就能计算出传 感器和被测物体之间的距离,通过CCD照相装置与激光位移传感器的结合使用可以提高测 量的精准性,同时得到加工表面的粗糙度和形状误差。
[0015] 本发明采用CCD摄像机和激光位移传感器进行工件表面粗糙度和加工误差的测 量,同步得到零部件表面的加工误差和表面粗糙度等几何误差信息,采用激光位移传感器 进行曲面的在机测量获得曲面的加工误差,同时为CCD照相装置对零部件表面质量分析提 供测量依据。
[0016] 本发明通过面阵CCD照相装置采集工件表面的信息,对零部件进行图像摄取,摄 取过程中根据激光位移传感器提供的曲面形状信息,根据曲面的凹凸程度进行等距采样, 选择合适的图像预处理方式,分析灰度变化轮廓曲线,通过滤波和图像增强零部件表面图 像的处理效果,并建立BP神经网络模型,实现对零部件表面粗糙度的测量。
[0017] 本发明测量装置是在机测量装置,具有很高的测量精度、良好的可靠性与稳定性, 所获得的测量数据不需要像接触式测量的那样对测头等进行半径补偿,能对测量复杂曲面 的加工误差,同时得到该区域加工表面的粗糙度,加工误差测量精度达〇. 〇〇2_,粗糙度的 判定可以达到〇? 05~10. 00ym,精确度彡±10%。
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