工件轮廓检测的恒线速度控制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110285773A(43)申请公布日2019.09.27(21)申请号201910616495.3(22)申请日2019.07.09(71)申请人东莞市三姆森光电科技有限公司地址523000广东省东莞市长安镇上沙海滨区中南南路西3号(72)发明人周向东唐小琦卢少武颜昌亚张庆祥曾祥兵(74)专利代理机构深圳市金笔知识产权代理事务所(特殊普通合伙)44297代理人胡清方彭友华(51)Int.Cl.G01B11/24(2006.01)G05B19/416(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图3页(54)发明名称工件轮廓检测的恒线速度控制方法(57)摘要一种工件轮廓检测的恒线速度控制方法，激光位移传感器位置固定，通过控制工作台的平移和旋转运动，工件和激光位移传感器焦点产生相对运动，在运动过程中，保证传感器的焦点始终在工件轮廓的表面，且激光传感器焦点相对于工件运动的线速度保持恒定。本发明解决了传统轮廓检测中采用旋转方向中等角度但轮廓上不等距的问题，具有工件轮廓恒线速运动的优点，保证了工件轮廓上检测点的均匀选取。CN110285773ACN110285773A权利要求书1/2页1.一种工件轮廓检测时的恒线速度控制方法，包括如下步骤：S1、构建测控平台，该平台具有XY平移轴和C旋转轴，以及激光位移传感器；待测工件设在平台上，由轴驱动进行平移和旋转，保证工件表面和激光传感器保持垂直等距的关系；S2、工件轮廓描述，待测工件的轮廓为XY平面轮廓，轮廓由直线和圆弧两类几何元素构成，轮廓内相邻元素的连接关系需满足G1连续，待测工件的轮廓由绘图软件生成，并保存成DXF格式；S3、待测工件轮廓导入和预处理，读入和解析包含轮廓的DXF文件，获取待测工件的轮廓几何信息，对待测工件的轮廓元素检查和排序，构造首尾相接的有序的轮廓；S4:恒线速度扫描点规划，根据激光位移传感器采样频率、采样间隔以及插补周期，计算每周期的扫描速度；依次取待测工件轮廓的几何元素，根据计算的扫描速度，计算每周期扫描的步长，并用步长对几何元素离散，计算每周期对应的扫描点位置和法矢；S5、恒线速度扫描控制，在每个插补周期，根据运动学逆变换公式，实时计算扫描点位姿对应的XYC轴的运动量，并驱动平台进行平移和旋转运动，保证传感器焦点相对于待测工件轮廓扫描点的运动保持恒线速度。2.根据权利要求1所述的工件轮廓检测时的恒线速度控制方法，其特征在于：所述恒线速度扫描点规划的具体计算步骤如下：1)恒线速度计算，扫描点的位置和法矢由轮廓的几何特性以及测量的采样频率及采样间隔等决定，假设测头采样频率f(HZ)，采样间隔l(mm)，可计算激光位移传感器1相对与待测工件的轮廓的相对运动速度v(mm/s)为：v＝l·f式1在测量过程中，采样频率采样间隔为固定数值，因此保证扫描速度v为恒速；以此恒速，获取固定移动步长，将轮廓按周期拆分成等距的扫描点，实现恒线速度扫描点规划；2)扫描点计算，已知扫描速度v、待测工件的几何轮廓及插补周期，可计算出扫描点4的位置和法矢。由于待测工件的轮廓包括直线和圆弧类型，因此需要根据不同的类型进行计算；对于直线类型，其递推计算为:其中v为扫描速度，T为插补周期，为待测工件2的轮廓的切线；扫描时待测工件的轮廓的起点已知，因此后续点可通过递推公式计算出来，直线的切线可通过直线起终点的信息计算出来；3)扫描点法矢计算，扫描点法矢总是垂直于待测工件的轮廓的切线方向，计算出待测工件的轮廓切线切线后，对切线实施一个旋转90度的变换ROT(90)，就可获得扫描点的法矢。3.根据权利要求1或2所述的工件轮廓检测时的恒线速度控制方法，其特征在于：所述构建测控平台包括，将工件安放于平台，通过调整保证待测工件坐标系和机床坐标系M重合，激光位移传感器安装到固定位置，激光焦点在机床坐标系M下的矢量为激光光束方2CN110285773A权利要求书2/2页向为在进行待测工件的轮廓上任意一点位置的扫描测量时，通过C轴的旋转和XY平移运动，将扫描点进行坐标变换，并和激光焦点重合，同时保证扫描点法矢和激光光束方向平行。4.根据权利要求3所述的工件轮廓检测时的恒线速度控制方法，其特征在于：由此建立的变换模型如下：如果扫描点位置为法矢为激光焦点位置为方向为通过Mr旋转变换矩阵和Mt平移变换矩阵分别对和施加变换，使变换后的和同向，和重合，则变换公式如下：其中矩阵中C,X,Y为变换参数，分别为旋转和平移量。5.根据权利要求4所述的工件轮廓检测时的恒线速度控制方法，其特征在于：所述实时计算扫描点位姿对应的XYC轴的运动量包括，由式3建立的关系，当和已知时，通过解式3、4构成的方程组，便可获得变换参数C和X、Y；由于变换是由轴的运动产生的，因此X