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专利名称：用于凸轮轮廓检测的数控系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于凸轮轮廓检测的数控系统及其检测方法。
背景技术：
凸轮机构广泛应用于各种自动化机械、精密仪器、自动化控制系统等。要做到高精 度、高效率地检测凸轮，并正确处理、评定它的各项误差，及时快速地反馈凸轮的质量信息， 传统的光学机械量仪以及人工数据处理的方法，已不能适应凸轮广泛采用的自动线生产的 需要了。随着汽车工业、工程机械等的高速发展和制造技术的不断提高，对如何提高凸轮加 工精度的检测精度和效率，是本领域要解决的技术难题。

发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种结构简单、检测精度和效率较高的用于凸 轮轮廓检测的数控系统。为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于凸轮轮廓检测的数控系统，包括用 于带动凸轮绕垂向的心轴水平同轴旋转的数控转台、水平设于数控转台一侧的丝杠螺母 副、设于该丝杠螺母副的活动螺母上且于凸轮一侧的激光测量头、用于测量所述活动螺母 的水平位移量的光栅尺位移传感器、用于检测凸轮的旋转角度的编码器、以及工控机；所 述工控机控制所述数控转台和丝杠螺母副动作，并根据所述激光测量头、光栅尺位移传感 器和编码器测得的数据得出凸轮的外轮廓数据。具体地，所述丝杠螺母副的丝杆与一步进电机传动相连，所述数控转台与一转台 电机传动相连；工控机包括用于实时控制所述数控转台和丝杠螺母副动作的运动控制 卡，与所述激光测量头相连的用于实时检测激光测量头与凸轮的外轮廓的间距的激光位移 传感器采集卡，与所述光栅尺位移传感器和编码器相连的编码器计数卡，以及通过系统总 线与所述运动控制卡、激光位移传感器采集卡和编码器计数卡相连的CPU单元；所述运动 控制卡通过一转台电机驱动器控制转台电机的动作，进而控制所述数控转台动作；运动控 制卡同时通过一步进电机驱动器控制步进电机动作。在所述凸轮的旋转角度为θ i时，测得的凸轮的外轮廓与激光测量头的间距即第 一间距测量值为‘；同时，光栅尺 位移传感器测量得的所述活动螺母在水平方向与光栅尺位移传感器的硬零位夂的间距即 第二间距测量值为/iif,i=l，2，3…η ;n为凸轮旋转一周的过程中同时检测所述第一、第二间 距测量值‘、L的次数，0°彡0^360°。所述用于凸轮轮廓检测的数控系统的检测方法包括
A)、将激光测量头与心轴的外圆的间距即第一间距控制在激光测量头的量程内，然 后检测并记录所述第一间距同时检测并记录所述活动螺母在水平方向与所述硬零位I的间距即第二间距&0.；(由于所述心轴的加工和安装精度容易保障，因此只需要检测所 述第一间距丨τ 。)
B)、将凸轮无间隙配合于所述心轴上，若已知凸轮的外轮廓数据则在开始 控制凸轮旋转一周的同时，控制激光测量头相对凸轮的外轮廓按照P = ρ θ) + 的轨迹 运动；同时，控制所述第一间距测量值^始终处于激光测量头的量程内，并获取与凸轮的 旋转角度Qi相对应的所述第一、第二间距测量值‘、‘；
C)、由心轴直径0d和所述‘、/vs}、‘、‘，计算出凸轮的极径测量值凡
权利要求
1.一种用于凸轮轮廓检测的数控系统，其特征在于包括用于带动凸轮(10)绕垂向的 心轴(1-1)水平同轴旋转的数控转台(1)、水平设于数控转台(1)一侧的丝杠螺母副(3)、设 于该丝杠螺母副(3)的活动螺母(3-1)上且于凸轮(10)—侧的激光测量头(2)、用于测量所 述活动螺母(3-1)的水平位移量的光栅尺位移传感器(4)、用于检测凸轮(10)的旋转角度 的编码器(5)、以及工控机；所述工控机控制所述数控转台(1)和丝杠螺母副(3)动作，并根据所述激光测量头 (2)、光栅尺位移传感器(4)和编码器(5)测得的数据得出凸轮(10)的外轮廓数据。
2.根据权利要求1所述的用于凸轮轮廓检测的数控系统，其特征在于所述丝杠螺母 副(3)的丝杆(3-2)与一步进电机(7)传动相连，所述数控转台(1)与一转台电机(6)传动 相连；所述工控机包括用于实时控制所述数控转台(1)和丝杠螺母副(3)动作的运动控制 卡，与所述激光测量头(2)相连的用于实时检测激光测量头(2)与凸轮(10)的外轮廓的间 距的激光位移传感器采集卡，与所述光栅尺位移传感器(4)和编码器(5)相连的编码器计 数卡，以及通过系统总线与所述运动控制卡、激光位移传感器采集卡和编码器计数卡相连 的CPU单元；所述运动控制卡通过一转台电机驱动器控制转台电机(6 )的动作，进而控制所述数控 转台(1)动作；运动控制卡同时通过一步进电机驱动器控制步进电机(7)动作。
3.根据权利要求2所述的用于凸轮轮廓检测的数控系统，其特征在于在所述凸轮 (10)的旋转角度为θ i时，测得的凸轮(10)的外轮廓与激光测量头(2)的间距即第一间距 测量值为‘；同时，光栅尺位移传 感器(4)测量得的所述活动螺母(3-1)在水平方向与光栅尺位移传感器(4)的硬零位) 的间距即第二间距测量值为‘，i=l, 2，3··· η ；η为凸轮(10)旋转一周的过程中同时检测所 述第一、第二间距测量值‘、“的次数，0°彡0^360° ；所述用于凸轮轮廓检测的数控系统的检测方法包括Α)、将激光测量头(2)与心轴(1-1)的外圆的间距即第一间距^控制在激光测量头 (2)的量程内，然后检测并记录所述第一间距&.,同时检测并记录所述活动螺母(3-1)在水平方向与所述硬零位(/.:.)的间距即第二间距；B)、将凸轮(10)无间隙配合于所述心轴(1-1)上，若已知凸轮(10)的外轮廓数据 ρ =/7(0),则在开始控制凸轮(10)旋转一周的同时，控制激光测量头(2)相对凸轮(10)的外轮廓按照= ρ β) + 的轨迹运动；同时，控制所述第一间距测量值“始终处于激光 测量头(2)的量程内，并获取与凸轮(10)的旋转角度Qi相对应的所述第一、第二间距测量C)、由心轴直径0d和所述‘、/vs}、I15、‘，计算出凸轮(10)的极径测量值/M》/)D)、将所述极径测量值约(约)与所述外轮廓数据=/N 相比较，得出凸轮(10)的 外轮廓加工误差。
4.根据权利要求2所述的用于凸轮轮廓检测的数控系统，其特征在于在所述凸轮 (10)的旋转角度为θ i时，测得的凸轮(10)的外轮廓与激光测量头(2)的间距即第一间距 测量值为‘；同时，光栅尺位移传感器(4)测量得的所述活动螺母(3-1)在水平方向与光栅 尺位移传感器(4)的硬零位(/:)的间距即第二间距测量值为Jj_ft,i=l，2，3…η ；η为凸轮(10) 旋转一周的过程中同时检测所述第一、第二间距测量值‘、‘的次数，0° ( 6^360° ；所述用于凸轮轮廓检测的数控系统的检测方法包括a)、将激光测量头(2)与心轴(1-1)的外圆的间距即第一间距。:.控制在激光测量头(2) 的量程内，然后检测并记录所述第一间距‘.:，同时检测并记录所述活动螺母(3-1)在水平 方向与所述硬零位(『,)的间距即第二间距；b)、将凸轮(10)无间隙配合于所述心轴(1-1)上，若未知凸轮(10)的外轮廓数据，则在 开始控制凸轮(10)旋转一周的同时，控制丝杠螺母副(3)的活动螺母(3-1)根据激光测量 头(2)测得的所述第一间距测量值为&的大小做靠近或远离凸轮(10)的直线位移，以控制 所述第一间距测量值‘始终处于激光测量头(2)的量程内，并获取与凸轮(10)的旋转角度 θ i相对应的所述第一、第二间距测量值‘、hit ；C)、由心轴直径0d和所述/，、/, 、“、Iw，计算出凸轮(10)的极径测量值/？彳,)
全文摘要
本发明提供了一种结构简单、检测精度和效率较高的用于凸轮轮廓检测的数控系统，其包括用于带动凸轮绕垂向的心轴水平同轴旋转的数控转台、水平设于数控转台一侧的丝杠螺母副、设于该丝杠螺母副的活动螺母上且于凸轮一侧的激光测量头、用于测量所述活动螺母的水平位移量的光栅尺位移传感器、用于检测凸轮的旋转角度的编码器、以及工控机；所述工控机控制所述数控转台和丝杠螺母副动作，并根据所述激光测量头、光栅尺位移传感器和编码器测得的数据得出凸轮的外轮廓数据。
文档编号G01B11/24GK102122144SQ20111005199
公开日2011年7月13日 申请日期2011年3月4日 优先权日2011年3月4日
发明者丁仕燕, 刘天军, 唐国兴, 干为民, 毛建秋 申请人:常州工学院