[实用新型]一种五轴加工中心用非接触式双向在线瞄准与定位系统

说明书

技术领域

本实用新型属于机床部件技术领域，具体涉及一种五轴加工中心用非接触式双向在线瞄准与定位系统。 

背景技术

在机械零件加工过程中，工件在机床内的准确定位是实现五轴联动加工的前提，通常采用接触式探针对工件位置进行探测和定位。但是在加工微小零件时，接触式探针是无法实现对工件位置精确描述的。这是由于一方面微小零件的结构刚性差，在使用接触式探针测量时容易使零件发生变形，另一方面微小零件的特征尺寸小，探针无法精确接触到零件。因此，需要使用非接触式定位装置来实现工件的准确定位。尽管单一方向上的非接触式在线瞄准与定位系统能够解决圆柱、矩形等简单结构微小零件的定位问题，但对于复杂结构的微小零件仍然无法实现工件的准确定位。 

发明内容

为了解决现有技术中对复杂结构微小零件的准确定位问题，本实用新型提供一种五轴加工中心用非接触式双向在线瞄准与定位系统。 

本实用新型的五轴加工中心用非接触式双向在线瞄准与定位系统，含有X向线瞄准与定位模块Ⅱ、Y向在线瞄准与定位模块Ⅰ和图像采集显示模块； X向在线瞄准与定位模块Ⅱ设置在机床内部，用于实现五自由度位置调节和不同尺寸大小的刀具和工件的X向瞄准定位；Y向在线瞄准与定位模块Ⅰ设置在机床外部，用于实现六自由度位置调节和刀具的Y向瞄准和工件的Y向定位；图像采集显示模块通过USB2.0数据线与X向在线瞄准与定位模块Ⅱ、Y向在线瞄准与定位模块Ⅰ连接，并将采集到的图像进行处理后，在计算机屏幕上显示出来。 

   本实用新型中的X向在线瞄准与定位模块Ⅱ包括：镜头Ⅰ，CCDⅠ，支撑杆，平台Ⅰ，螺杆Ⅰ，平台Ⅱ，螺杆Ⅱ，螺钉和底板；底板通过螺钉固定在机床A轴上，平台Ⅱ通过螺钉固定在底板上，平台Ⅰ使用螺钉安装在平台Ⅱ上，支撑杆通过螺纹接口竖直安装在平台Ⅰ上，CCDⅠ通过螺纹固定在支撑杆上，镜头Ⅰ与CCDⅠ采用标准螺纹连接接口相联，CCDⅠ采集的图像数据通过标准的USB数据线传送给图像采集显示模块。 

    本实用新型中的支撑杆能够绕自身旋转轴旋转，并能在任意角度位置锁紧，用于实现镜头Ⅰ不同角度位置的调整。 

    本实用新型中的X向在线瞄准与定位模块Ⅱ，通过使用底板顶面上的不同螺纹孔能在不同位置上固定平台Ⅱ，从而实现镜头Ⅰ的瞄准位置粗调，通过分别旋转螺杆Ⅱ、螺杆Ⅰ实现镜头Ⅰ的瞄准位置精调；通过调整支撑杆的高低实现镜头Ⅰ的z向位置调整。 

    本实用新型中的Y向在线瞄准与定位模块Ⅰ包括：螺杆Ⅲ，平台Ⅲ，支架，旋转轴，螺杆Ⅳ，平台Ⅳ，平台Ⅴ，CCDⅡ和镜头Ⅱ；支架为三角支架，安装在机床外部的隔振地基上，旋转轴固定在支架上，平台Ⅳ固定在旋转轴上，用于支撑固定平台Ⅴ，平台Ⅲ固定在平台Ⅴ上，镜头Ⅱ固定在平台Ⅲ上，并通过标准螺纹接口与CCDⅡ相联，CCDⅡ采集到的图像通过标准的USB数据线传送给图像采集显示模块。 

    本实用新型中的旋转轴固定在支架上，能够绕自身回转轴旋转，并能实现俯仰角度调整，从而实现对镜头Ⅱ的三个角度自由度进行调整。 

    本实用新型中的Y向在线瞄准与定位模块Ⅰ，调整平台Ⅴ在平台Ⅳ上的固定位置实现镜头Ⅱ在x方向上的位置粗调，通过螺杆Ⅲ实现对镜头Ⅱ在x方向上的位置的精细调整；通过调整平台Ⅴ在平台Ⅳ上的固定位置实现镜头Ⅱ在y方向上的位置粗调，通过螺杆Ⅳ实现对镜头Ⅱ在y方向上的位置的精细调整。 

本实用新型的五轴加工中心用非接触式双向在线瞄准与定位系统，其微小零件的位置定位原理是：由光学瞄准镜头对微小零件进行光学放大成像，通过高分辨率CCD相机对图像数据进行采集，并通过数据线将数据传输给图像采集显示模块，通过图像采集显示模块能够对采集的图像进行数据处理，计算出微小零件的在X向的边缘轮廓位置，从而实现微小零件的位置定位。 

本实用新型采用高分辨率CCD相机和光学瞄准镜头，进行多自由度位置调节和不同尺寸刀具和工件的瞄准定位。本实用新型定位精度高，结构简单，操作方便，可靠性好，在微小机械零件加工领域中具有较好的应用前景。   

附图说明

图1为本实用新型的五轴加工中心用非接触式双向在线瞄准与定位系统的应用布局图。 

图2为本实用新型的五轴加工中心用非接触式双向在线瞄准与定位系统的结构示意图。