基于直驱式电机的凸轮轮廓检测系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102252631A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102252631A(43)申请公布日2011.11.23(21)申请号201110114560.6(22)申请日2011.05.04(71)申请人常州工学院地址213011江苏省常州市天宁区通江南路299号(72)发明人丁仕燕(74)专利代理机构常州市江海阳光知识产权代理有限公司32214代理人蒋全强(51)Int.Cl.G01B11/24(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图2页(54)发明名称基于直驱式电机的凸轮轮廓检测系统(57)摘要本发明提供了一种结构简单、检测精度和效率较高的基于直驱式电机的凸轮轮廓检测系统，其包括：直驱式电机、同轴固定设于直驱式电机的转子上的用于带动凸轮同步同轴旋转的心轴、水平设于凸轮一侧的丝杠螺母副、设于该丝杠螺母副的活动螺母上的激光测量头、用于测量所述活动螺母的水平位移量的光栅尺位移传感器、设于直驱式电机的固定座中的用于检测所述转子的旋转角度的圆光栅、以及工控机；所述工控机控制所述直驱式电机和丝杠螺母副动作，并根据所述激光测量头、光栅尺位移传感器和圆光栅测得的数据得出凸轮的外轮廓数据。CN102563ACCNN110225263102252637A权利要求书1/2页1.一种基于直驱式电机的凸轮轮廓检测系统，其特征在于包括：直驱式电机(1)、同轴固定设于直驱式电机(1)的转子(1-2)上的用于带动凸轮(10)同步同轴旋转的心轴(5)、水平设于凸轮(10)一侧的丝杠螺母副(3)、设于该丝杠螺母副(3)的活动螺母(3-1)上的激光测量头(2)、用于测量所述活动螺母(3-1)的水平位移量的光栅尺位移传感器(4)、设于直驱式电机(1)的固定座(1-1)中的用于检测所述转子(1-2)的旋转角度的圆光栅、以及工控机；所述工控机控制所述直驱式电机(1)和丝杠螺母副(3)动作，并根据所述激光测量头(2)、光栅尺位移传感器(4)和圆光栅测得的数据得出凸轮(10)的外轮廓数据。2.根据权利要求1所述的基于直驱式电机的凸轮轮廓检测系统，其特征在于：所述丝杠螺母副(3)的丝杆(3-2)与一步进电机(7)传动相连；所述工控机包括：用于实时控制所述直驱式电机(1)和步进电机(7)动作的运动控制卡，与所述激光测量头(2)相连的用于实时检测激光测量头(2)与凸轮(10)的外轮廓的间距的激光位移传感器采集卡，与所述光栅尺位移传感器(4)和圆光栅相连的编码器计数卡，以及通过系统总线与所述运动控制卡、激光位移传感器采集卡和编码器计数卡相连的CPU单元；所述运动控制卡通过一伺服驱动器与所述直驱式电机(1)相连，所述圆光栅的检测信号输出端(1-3)与该伺服驱动器的反馈信号输入端相连；运动控制卡同时通过一步进电机驱动器控制步进电机(7)动作。3.根据权利要求2所述的基于直驱式电机的凸轮轮廓检测系统，其特征在于：在所述凸轮(10)的旋转角度为θi时，测得的凸轮(10)的外轮廓与激光测量头(2)的间距即第一间距测量值为lTi；同时，光栅尺位移传感器(4)测量得的所述活动螺母(3-1)在水平方向与光栅尺位移传感器(4)的硬零位(l0)的间距即第二间距测量值为lMi，i＝1，2，3...n；i为凸轮(10)旋转一周的过程中同时检测所述第一、第二间距测量值lTi、lMi的次数，0°≤θi＜360°；所述数控系统的检测方法包括：A)、将激光测量头(2)与心轴(5)的外圆的间距即第一间距lT0控制在激光测量头(2)的量程内，然后检测并记录所述第一间距lT0，同时检测并记录所述活动螺母(3-1)在水平方向与所述硬零位(l0)的间距即第二间距lM0；B)、若已知凸轮(10)的外轮廓数据ρ＝ρ(θ)，则在开始控制凸轮(10)旋转一周的同时，控制激光测量头(2)相对凸轮(10)的外轮廓按照ρ＝ρ(θ)+lT0的轨迹运动；同时，控制所述第一间距测量值lTi始终处于激光测量头(2)的量程内，并获取与凸轮(10)的旋转角度θi相对应的所述第一、第二间距测量值lTi、lMi；C)、由心轴直径和所述lT0、lM0、lTi、lMi，计算出凸轮(10)的极径测量值ρi(θi)：D)、将所述极径测量值ρi(θi)与所述外轮廓数据ρ＝ρ(θ)相比较，得出凸轮(10)的外轮廓加工误差。4.根据权利要求2所述的基于直驱式电机的凸轮轮廓检测系统，其特征在于：在所述凸轮(10)的旋转角度为θi时，测得的凸轮(10)的外轮廓与激光测量头(2)的间距即2CCNN110225263102252637A权利要求书2/2页第一间距测量值为lTi；同时，光栅尺位移传感器(4)测量得的所述活动螺母(3-1)在水平方向与光栅尺位移传感器(4)的硬零位(l0)的间距即第二间距测量值为lMi，