[发明专利]高精度超微测力零件表面形状跟踪装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种测量装置，尤其是高精度超微测力零件表面形状跟踪装置。

背景技术

薄壁类或薄形悬挑类零件在测量其形位尺寸时因零件本身刚度极低，用接触式测量方式时量表或传感器自身测力（目前全球这类量仪的测力均在0.7牛顿以上）会使零件产生形变而导致测量失败。而使用光学非接触式测量时尽管零件无形变现象，但因每个零件间表面加工纹理不一致而使测量结果散差巨大，无法得到测量真值。且这种方式也无法测量零件内腔，更无法在生产现场实现自动或半自动快速测量。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种测量精度高、测力小的高精度超微测力零件表面形状跟踪装置，具体技术方案为：

高精度超微测力零件表面形状跟踪装置，包括夹紧装置、弹性测量装置、测量杆、转动装置和激光传感器；所述夹紧装置夹紧工件，所述转动装置带动夹紧装置转动，所述弹性测量装置安装在夹紧装置的一侧，弹性测量装置上装有测量杆，测量杆与工件接触，所述激光传感器安装在弹性测量装置的一侧，激光传感器检测测量杆的变动。

优选的，所述弹性测量装置包括复位弹簧片、连接弹簧片、固定测量座和活动测量座；所述复位弹簧片为弧形弹簧片，复位弹簧片和连接弹簧片成组安装，即复位弹簧片和连接弹簧片安装在一起，复位弹簧片和连接弹簧片的两端分别与固定测量座和活动测量座连接，复位弹簧片和连接弹簧片均对称安装在固定测量座和活动测量座的两端，活动测量座可向固定测量座的的两端移动。

优选的，所述复位弹簧片和连接弹簧片均设有四个，分别安装在固定测量座和活动测量座的两端，且分别位于固定测量座和活动测量座的两侧。

优选的，所述活动测量座的顶部设有定位槽，定位槽的底部内设有螺纹孔；所述测量杆安装在定位槽中，测量杆上装有球形的检测头。

优选的，所述夹紧装置包括转动轴、转动座和夹紧气缸；所述转动轴对称设置，转动轴夹住工件的两端，转动轴安装在转动座上，转动轴与转动装置连接；所述转动座固定在活动底板上，活动底板通过导轨安装在机架的顶部；所述夹紧气缸的一端通过活动连接座固定在机架的顶部，夹紧气缸的活塞杆固定在活动底板上。

优选的，所述弹性测量装置分别安装在转动座的两侧和顶部，安装在转动座顶部的弹性测量装置上装有端面测量杆，安装在转动座两侧的弹性测量装置上装有侧面测量杆，所述端面测量杆和侧面测量杆上均装有球形的检测头，所述端面测量杆用于检测工件的端面，侧面测量杆用于检测工件的内腔；所述激光传感器分别安装在端面测量杆的后方和侧面测量杆的侧面，激光传感器检测端面测量杆和侧面测量杆的变动。

优选的，所述转动装置包括转动杆，减速机和伺服电机；所述转动杆安装在轴承座上，轴承座固定在机架的顶部，且位于活动底板的一侧，所述转动杆的一端与减速机连接，减速机与伺服电机连接；转动杆和转动轴上均装有带轮，带轮通过皮带连接。

优选的，所述转动杆的另一端装有编码器。

优选的，所述活动底板与机架之间装有定位底板，所述定位底板的底部设有燕尾槽，定位底板的侧面装有锁紧把手，锁紧把手的锁紧螺杆与燕尾槽相通，所述定位底板的燕尾槽活动安装在燕尾导轨上，燕尾导轨安装在机架的顶部。

激光传感器用于检测测量杆的微量变动，从而实现零件表面形状的跟踪检测。

弧形的复位弹簧片使活动测量座在自由状态时能够处于固定的位置，当外力通过测量杆传递到活动测量座上时，活动测量座发生移动，复位弹簧片提供复位的力，使活动测量座向初始位置移动，使测量杆压紧在被测面上。

连接弹簧片用于连接活动测量座与固定测量座，并限制活动测量座与固定测量座之间的距离。

复位弹簧片和连接弹簧片使活动测量座处于悬空状态，能够检测微弱的位置变动，测量行程为3mm，内测力小于0.05N，使得被测工件因测力产生的形变小于1.5/1000mm。

在活动测量座和固定测量座的四个角上安装复位弹簧片和连接弹簧片，使活动测量座受力均匀，减少测量误差。

定位槽用于限制测量杆的安装位置，防止测量杆安装不正导致测量误差大。螺纹开孔用于调节测量的伸出长度。

测量杆可根据不同的被测工件加工成适合测量的形状，测量杆零件外形及内腔的各种部位，在作动态测量时可有效真实地跟踪零件各种表面形状，实时无滞后的反馈到激光传感器，消除了测量散差，得到了有效的测量真值，并且可以将其加装在各类测量机中实现快速自动化测量。

球形的检测头可以提高检测精度，因为球形的检测头与被测物体通常为点接触，点接触可以提高测量的精度。