[发明专利]一种精密轴系径向回转精度激光测量系统及方法

说明书

本发明公开了一种精密轴系径向回转精度激光测量系统及方法，该测量系统由转子振动平台、光源连接与发射部分、光学信息测量部分以及径向回转精度激光测量方法组成，在光源连接与发射部分设计了一种联轴器装置，将转轴、光源以及电源连为一体，实现转轴和激光头连接、紧固以及对心；测量部分采用位置敏感探测器进行光信号的采集，以便获得转轴的回转精度信息。本发明能够方便、快速、准确测量转轴回转精度，克服了以往测量系统中回转精度易受被测件形状轮廓误差影响的缺点，相比于传统的回转精度测量系统，能够实现回转精度的快速测量与处理，并且具有更高的精确度以及抗干扰性。

技术领域

本发明涉及物体特征参数测量领域，具体涉及一种基于位置敏感探测器的转轴回转精度测量系统及方法。

背景技术

在机械加工过程当中，影响加工精度的因素有很多，而其中机床主轴的回转精度对工件加工精度影响较大。

机床工作性能直接影响了零件的加工精度，机床主轴是工件或刀具的位置基准和运动基准，实验结果表明：精密车削的圆度误差约有30％～70％是由于主轴的回转精度较差引起的，且机床精度越高，所占比例也越大，通过回转轴运动精度的测定，可对机床进行状态监测和故障诊断，预测机床在理想加工条件下所能达到的最小形状误差和粗糙度，还可用于机床加工补偿控制和评价主轴的工作精度，以及判断误差产生的原因。因此，主轴回转精度的测量非常重要。

现在比较成熟的主轴回转精度的测量方法包括单向测量法、反向法、三点法、多点法等，都能取得比较好的测量效果。但是这些传统的测量方法一般是用电容或电感涡流传感器对安装在主轴上的标准球进行单点或多点测量，采集的数据包含主轴回转精度、标准球的安装偏心和形状误差三项，必须对数据进行误差分离才能得到回转精度，现有的回转精度测量是建立在误差分离技术上的，由于误差分离的不彻底，造成测量结果中包含有被测标准球的形状误差等分量，测量精度受到很大的影响。

位置敏感探测器是一种基于横向光电效应的位置敏感光电探测器件。科技的飞速发展使得位置敏感探测器的使用范围迅速扩大，现在位置敏感探测器已经被广泛的应用到了科技和商用的各个领域当中，特别是电子信息工程、自动控制、机械工程等领域。

发明内容

本发明的目的在于提供一种方便、快速、准确测量转轴回转精度的装置及方法，克服以往测量系统中回转精度易受被测件形状轮廓误差影响的缺点，相比于传统的回转精度测量系统，能够实现回转精度的快速测量与处理，并且具有更高的精确度以及抗干扰性。

本发明的技术方案是：一种精密轴系径向回转精度激光测量系统，包括支撑底座，所述支撑底座上固定有电机，所述电机的输出轴通过第一联轴器与转轴的左端连接，所述转轴通过轴承架设于所述支撑底座上，转轴的右端通过第二联轴器与激光头连接，同时，所述第二联轴器将转轴与激光头对中，以确保在转轴旋转过程中激光头与转轴紧密结合且不会发生倾斜及不对中现象；所述激光头沿转轴的中心轴向右发射激光，所述支撑底座上位于激光头右侧设有位置敏感探测器，所述激光头发射的激光垂直照射到该位置敏感探测器的探测面上，将转轴的振动信号转化为位置敏感探测器采集到的光信号；所述位置敏感探测器与数字采集卡信号连接，数字采集卡与上位机信号连接，激光头发射的激光束照射到位置敏感探测器的探测面中心，位置敏感探测器将采集到的光信号传送给数字采集卡，转化为电信号后发送至上位机，进而从上位机得到振动数据；所述激光头与供电电池电连接。

上述第二联轴器包括轴体，所述轴体的左端开设有用于套接所述转轴右端的圆柱状凹槽，且轴体左端的侧壁上设有将转轴和轴体紧固在一起的顶紧螺栓；所述轴体的右端开设有用于插入所述激光头的激光头插孔，所述轴体右端的侧壁上沿其周向开设有多个定位螺孔，各定位螺孔内均螺纹连接有一微调螺栓，该多个微调螺栓用于将激光头固定于激光头插孔内，并用于激光头对中时的微调；所述轴体的中部开设有电池槽，所述电池槽用于安装对激光头提供工作电源的供电电池。

上述电机通过电机底座和电机固定架固定在支撑底座上，其中电机底座固定于支撑底座上，电机固定架固定于电机底座上。