[发明专利]一种机床多运动轴平行度的检测装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及机床检测领域，尤其涉及一种机床多运动轴平行度的检测装置和方法。 

背景技术

在先进制造领域，人们越来越多地通过在主运动轴上并接其他运动单元来实现更为柔性的运动系统，完成更复杂加工任务。如中国专利文献CN201881047U“一种多轴数控激光加工装置”，通过将激光加工头并接到数控机床的末端，从而完成对更大尺寸零件的加工。中国专利文献CN102151984A“一种适用于复杂曲面的激光加工方法及装置”，通过将具备两轴激光振镜和Z轴移动的激光加工头并接到五轴联动机床，完成对自由曲面的表面激光加工。 

由于设计制造和安装等因素的影响，多轴数控机床各平行运动轴之间的平行度存在的偏差会显著影响到系统最终加工精度。因此，检测和调节机床各运动轴的平行度是一项重要的任务。 

目前的主要检测方式为采用千分表来检测各轴之间的平行度。千分表接触各运动轴侧面相对移动，利用表针的读数变化和运动轴移动的距离求得平行度。 

但在具体进行检测时，发现现有技术中至少存在以下缺点和不足： 

1、使用千分表接触的运动轴侧面与轴运动方向平行度要求高，而运动轴侧面与运动方向受加工精度和装配的影响，因此存在较多的误差影响因素； 

2、需对X和Y方向的偏移分别进行测量，测量步骤较为繁琐； 

3、测量结果不够直观，不易于数字化处理，常常需要后期人为计算处理。 

发明内容

本发明提供了一种机床多运动轴平行度的检测装置和方法，目的在于使操作简便直观，测量精度高，实现XY方向偏移同时测量，并有利于对多个平行运动轴平行度的实时监测调整。 

本发明提供的一种机床多运动轴平行度的检测装置，其特征在于，该装置包括CCD测量系统，测量显示系统和标定板；CCD测量系统和标定板使用时分别安装于待检测运动轴或基座上，CCD测量系统用于获取标定板的检测图像；测量显示系统与CCD测量系统电信号连接，用于接收标定板的检测图像，并用于对采集到的图像信息处理及平行度计算。 

所述CCD测量系统由CCD传感器和工业显微镜头连接构成。 

本发明提供的一种机床多运动轴平行度的检测方法，其特征在于，该方法按照下述步骤对每个待检测运动轴进行检测： 

第1步控制待检测运动轴独立向上移动到上限位，然后待检测运动轴再随其主运动轴一起向下移动，使标定板的观测点P落在CCD测量系统的焦平面上； 

第2步移动标定板使其观测点P的第一成像点与测量显示系统的观测中心O重合； 

第3步所述主运动轴带动待检测运动轴一起向上移动距离H，然后待检测运动轴再独立向下移动距离H，此时标定板的观测点P落在测量显示系统上第二成像点O’，其中，H为待检测运动轴的上限位与下限位之间的距离； 

第4步如果成像点O’和O重合，则说明待检测运动轴与其主运动轴平行，否则通过成像点O’和O之间的像素偏移量及CCD分辨率计算O’ 和O之间几何位置偏移，并结合运动轴移动量H来计算两轴间的平行度误差。 

本发明通过运动轴组合运动后CCD测量观测点偏移量来实现平行度测量，具体而言，本发明具有以下有益效果： 

1.采用了CCD图像传感装置非接触测量方式，测量显示系统实时显示目标观测点的位置偏移并计算出平行度结果，直观方便快捷； 

2.可以同时完成对两平行运动轴之间X、Y方向的偏移量检测； 

3.观测的基准点可以是任何预先标记的微小目标，测量系统易于搭建。 

4.可根据测量精度要求采用不同放大倍率的工业显微镜，可获得0.2um到数十微米的位置偏移检测精度； 

5.通过CCD测量显示系统可实现运动轴平行度实时监测，使得平行度调整过程更为简便可行。 

附图说明

图1为待检测运动轴处于上限位时CCD测量系统观测标定板上基准点的示意图。 

图2为测量显示系统上显示的图1所示意位置CCD测量系统采集到的图像； 

图3为待检测运动轴随主运动轴向上运动H，CCD测量系统观测标定板上基准点的示意图。 

图4为待检测运动轴向下运动H，CCD测量系统观测标定板上基准点的示意图。 

图5为图4所示意位置时测量显示系上观察到的CCD采集图像。 

图6为CCD测量系统的结构示意图。 

图7为本发明的另一种具体实现方式的结构示意图。 

具体实施方式