一种数控机床动态轮廓误差视觉测量装置.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CN109079581A(43)申请公布日2018.12.25(21)申请号201810830102.4(22)申请日2018.07.26(71)申请人大连理工大学地址116024辽宁省大连市甘井子区凌工路2号(72)发明人刘巍潘翼李肖王福吉贾振元马建伟(74)专利代理机构大连理工大学专利中心21200代理人关慧贞(51)Int.Cl.B23Q17/00(2006.01)B23Q17/22(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图3页(54)发明名称一种数控机床动态轮廓误差视觉测量装置(57)摘要本发明一种数控机床动态轮廓误差视觉测量装置属于计算机视觉测量技术领域，涉及一种利用视觉测量数控机床动态轮廓误差的辅助配套装置。该装置由柔性靶标及一体化测量工装组成，柔性靶标包括球头云台，等边三角形结构的靶标基座，安装在靶标基座上的靶球，靶球固定螺栓和双头螺柱。在一体化测量工装中，夹具主体上端安装有定位基准，夹具主体下端通过紧固螺栓及垫块与机床C轴工作台固联。该装置采用柔性靶标和特制定位基准的一体化夹具组合，具备相机标定与位姿测量的一体化功能。仅单次安装可完整记录机床五轴联动轨迹的运动信息，从而快速、便捷、有效的实现机床任意轨迹下轮廓误差的空间测量。操作便捷，测量高效，成本低廉。CN109079581ACN109079581A权利要求书1/1页1.一种数控机床动态轮廓误差视觉测量装置，其特征是，该装置由柔性靶标及一体化测量工装组成；所述柔性靶标包括球头云台(3)，等边三角形结构的靶标基座(2)，安装在靶标基座上的靶球(1)，靶球固定螺栓(17)和双头螺柱(4)；双头螺柱(4)为两端分别加工有粗、细螺纹的圆形阶梯杆件，粗端用于与主轴(5)的固联，细端连接球头云台(3)；球头云台(3)具有球绞副和螺纹杆，自由转动并具备锁紧功能；靶标基座(2)为等边三角形基板，其上加工有三个滑槽，滑槽的轴线呈120°均匀分布，靶球(1)分别安装在滑槽中，方便进行位置及数量调整；靶标基座(2)中心加工有螺纹孔，用于与球头云台(3)的螺旋杆连接并固定；靶球(1)为反光靶球，底部加工有螺纹孔，靶球固定螺栓(17)通过螺纹孔将靶球(1)安装在靶标基座(2)上；单目相机固定在机床模拟加工位置的斜上方，调整靶标基座(2)的方向使其垂直于单目相机并锁紧固定；在一体化测量工装中，夹具主体(6)上端为长方形体，中间有截面为C型轮廓的内腔，光源(15)安装在C型轮廓的内腔中，内腔下表面加工有4个通孔，光源锁紧螺栓(16)分别通过4个通孔将光源(15)固定在夹具主体(6)上；C型轮廓上表面为阶梯台结构，将定位基准(14)安装在阶梯台上，阶梯台四角加工有4个螺纹孔；夹具主体(6)上端长方形体左右两侧面各加工有4个螺纹孔，用于安装左、右压板(10、12)；左、右压板(10、12)为对称加工的凸台压板结构，各加工有4个通孔；其中，右压板(12)的一面加工有用于安装光源供电线的通槽；通过压板螺栓(13)将左、右压板(10、12)、上压板(11)分别安装到夹具主体(6)的左、右两侧面及上表面上；上压板(11)为方框型钢板，四角加工有4个螺栓定位通孔，四个边每边各加工有3个观察孔(d)，用于观察定位基准(14)固定状况；定位基准(14)为中间透明块光刻有编码点的棋盘格光刻玻璃板；夹具主体(6)下端为圆筒形及带有4个U型槽的盘型板，通过紧固螺栓(8)及垫块(9)与机床C轴工作台(7)固联，从而完成整体工装的定位和夹紧。2CN109079581A说明书1/3页一种数控机床动态轮廓误差视觉测量装置技术领域[0001]本发明属于计算机视觉测量技术领域，涉及一种利用视觉测量数控机床动态轮廓误差的辅助配套装置。背景技术[0002]随着高精技术领域及高端装备行业对复杂零部件性能要求的不断提升，五轴数控机床因具备高效生产、高精加工、灵活调控等特点成为复杂零部件的重要加工手段。然而，多轴联动误差累积及伺服系统滞后导致的动态轮廓误差极大影响着机床的加工性能。为保证数控机床的高质高效加工，对机床误差的定检和补偿尤为重要。近年来常用的误差检测方法使用了球杆仪、激光干涉仪、R-test等装置，但每种装置都具有一定的适用范围，难以满足机床任意轨迹轮廓误差的快速、高效、便捷的测量要求。视觉测量具有三维测量、快速便捷、经济性好等优势可以实现机床轮廓误差的测量。为了保证数控机床的加工精度，用于辨识、测量以及后续轮廓误差补偿的便捷式视觉辅助配套工装的开发至关重要。[0003]大族激光科技产业集团股份有限公司杨朝、陈百强等发明的专利号为CN103894882B的“高速机床动态误差测量系统”，该测量系统利用高速摄像机与光刻玻璃线板来记录参照物相对于光刻玻