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专利名称：凸轮轮廓检测系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种基于直驱式电机的凸轮轮廓检测系统及其检测方法。
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凸轮轮廓检测系统。为解决上述技术问题，本发明提供了一种凸轮轮廓检测系统，包括直驱式电机、同轴固定设于直驱式电机的转子上的用于带动凸轮同步同轴旋转的心轴、水平设于凸轮一侧的丝杠螺母副、设于该丝杠螺母副的活动螺母上的激光测量头、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、设于直驱式电机的固定座中的用于检测所述转子的旋转角度的圆光栅、以及工控机；所述工控机控制所述直驱式电机和丝杠螺母副动作，并根据所述激光测量头、光栅尺位移传感器和圆光栅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；丝杠螺母副的丝杆的中心线、以及激光测量头输出的激光与所述心轴的轴线垂直相交。工控机包括用于实时控制所述直驱式电机和步进电机动作的运动控制卡，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圆光栅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伺服驱动器控制所述直驱式电机动作；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In ;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的间距即第二间距测量值为‘，i=l，2，3…n ；i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U、^的次数，0° ( 0^360°。所述凸轮轮廓检测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/p.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;(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/ 。)
B)、若已知凸轮的外轮廓数据/ = ρ{Θ),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/ = / {>) + 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Θ i相对应的所述第一、第二间距测量值& ;
C)、由心轴直径Od和所述，计算出凸轮的极径测量值
权利要求
1.一种凸轮轮廓检测系统,其特征在于包括直驱式电机(I)、同轴固定设于直驱式电机(I)的转子(1-2)上的用于带动凸轮(10)同步同轴旋转的心轴(5)、水平设于凸轮(10)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)、设于直驱式电机(I)的固定座(1-1)中的用于检测所述转子(1-2)的旋转角度的圆光栅、以及工控机； 所述工控机控制所述直驱式电机(I)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)和圆光栅测得的数据得出凸轮(10)的外轮廓数据； 所述丝杠螺母副(3)的丝杆(3-2)与一步进电机(7)传动相连； 丝杠螺母副(3)的丝杆(3-2)的中心线、以及激光测量头(2)输出的激光与所述心轴(5)的轴线垂直相交； 所述工控机包括用于实时控制所述直驱式电机(I)和步进电机(7)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)和圆光栅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伺服驱动器与所述直驱式电机(I)相连，所述圆光栅的检测信号输出端(1-3)与该伺服驱动器的反馈信号输入端相连；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。
2.根据权利要求I所述的凸轮轮廓检测系统的检测方法，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k ;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 ;i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° ( 9^360° ； 所述凸轮轮廓检测系统的检测方法包括 A)、将激光测量头(2)与心轴(5)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(V0 ; B)、若已知凸轮(10)的外轮廓数据P= ρ{θ),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/7 =的轨迹运动；同时，控制所述第一间距测量值k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、第二间距测量值&、/M ; C)、由心轴直径φd和所述丨DJveWri、&s，计算出凸轮(10)的极径测量值巧(4)
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基于直驱式电机的凸轮轮廓检测系统，其包括直驱式电机、同轴固定设于直驱式电机的转子上的用于带动凸轮同步同轴旋转的心轴、水平设于凸轮一侧的丝杠螺母副、设于该丝杠螺母副的活动螺母上的激光测量头、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、设于直驱式电机的固定座中的用于检测所述转子的旋转角度的圆光栅、以及工控机；所述工控机控制所述直驱式电机和丝杠螺母副动作，并根据所述激光测量头、光栅尺位移传感器和圆光栅测得的数据得出凸轮的外轮廓数据。
文档编号G01B11/24GK102937420SQ201210418159
公开日2013年2月20日 申请日期2011年5月4日 优先权日2011年5月4日
发明者丁仕燕 申请人:常州工学院