CN103217128B

CN103217128B - 双镜头测量系统

Info

Publication number: CN103217128B
Application number: CN201310139916.0A
Authority: CN
Inventors: 钟兴辉; 王林博
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-04-22
Filing date: 2013-04-22
Publication date: 2017-08-11
Anticipated expiration: 2033-04-22
Also published as: CN103217128A

Abstract

本发明涉及一种测量系统，具体涉及双镜头测量系统。包括底座、机架、工作台移动机构、测量机构、立式镜头、卧式镜头、图像处理单元、线缆、显示器和测量夹具；所述工作台移动机构设于机架底部，所述测量夹具设于工作台移动机构上，所述立式镜头、卧式镜头均位于机架上，所述立式镜头、卧式镜头上均设有焦距变倍调节器，所述卧式镜头上方设有可以使卧式镜头沿立式镜头轴心旋转的角度旋转装置，所述卧式镜头上还设有角度显示器，所述图像处理单元与显示器连接且支持使用绘图软件绘制的图纸；本发明卧式镜头可以绕立式镜头旋转，从2个方向定位工件，实现准确找正，放大率高，定位误差低，可直接测量工件几何参数。

Description

双镜头测量系统

技术领域

本发明涉及一种测量系统，具体涉及双镜头测量系统。

背景技术

刀具是数控机床用来加工精密零件的工具，因此，只有刀具自身精度达到了要求，才能加工出合格的精密零件。在精密零件加工精度要求越来越高的情况下，对所采用的刀具自身精度同样提出更高要求。今年来，我国精密测量仪器制造业虽然取得了一定发展，但是还存在许多问题。测量技术和仪器之间存在着一定差距。

相关的应用于刀具形状公差、位置公差、直径的测量技术，大多由人工采用机械或是电子游标卡尺进行抽检测量，这种人工测量方法的效率较低。目前还有一些二维刀具测量仪，以天津天门精机公司生产的对刀仪为例，它由传感器系统、机械系统组成。传感器包括一个CCD相机、直线光栅尺;机械系统包括两个线运动、一个回转运动，都是手动调节。测量时，将刀具安装在主轴上，通过人眼观察投影屏或者CCD呈现的刀具图像，手动调节使刀具处于最佳测量位置，光栅尺记录下二维位置坐标(x, y)，通过软件分析、计算得到测量结果。它只能测量二线平面几何参数，由于机械系统、传感器和测量软件功能的限制，测量功能和精度十分有限，仅能满足加工中心上的刀具应用，无法满足刀具设计、制造行业的需求。

而现有的测量刀具的仪器，如我国的专利号为“201210337472.7”的“刀具自动检测系统”这种刀具检测系统虽然实现了对刀具的三维测量，但是这种对于像刀具的某些特殊的角度：前角、后角、螺旋角、主偏角、副偏角、齿距、芯厚、横刃、齿隙角、轴向和径向跳动等，还是无法检测准确数据，对于刀具设计，刀具制造行业仍然无法满足需求。

发明内容

本发明为了克服现有技术存在的不足，提供了一种双镜头测量系统。

为了解决背景技术所存在的问题，本发明是采用以下技术方案：包括底座、机架、工作台移动机构、测量机构、立式镜头、卧式镜头、相机、图像处理单元、线缆、显示器和测量夹具；所述工作台移动机构设于底座上，所述测量夹具设于工作台移动机构上，所述测量机构设于工作台移动机构上，所述立式镜头、卧式镜头均位于机架上，所述立式镜头、卧式镜头上均设有焦距变倍调节器，所述垂直光源设于立式镜头上；所述水平光源设于卧式镜头上；所述背光光源设于工作台移动机构上；所述卧式镜头上方设有可以使卧式镜头沿立式镜头轴心旋转的角度旋转装置；所述卧式镜头上还设有角度显示器；所述立式镜头、卧式镜头通过相机和线缆与图像处理单元连接；所述垂直光源、水平光源、背光光源与电源之间设有光源调节器。

进一步的，所述工作台移动机构包括X轴直线导轨、Y轴直线导轨和Z轴直线导轨；所述X轴直线导轨、Y轴直线导轨和Z轴直线导轨上分别设有X轴调节器、Y轴调节器和Z轴调节器。

进一步的，所述测量机构包括测头、X轴位置传感器、Y轴位置传感器、Z轴位置传感器和读数头；所述X轴位置传感器、Y轴位置传感器、Z轴位置传感器分别位于X轴直线导轨、Y轴直线导轨和机架上。

进一步的，所述工作台移动机构上还设有可旋转夹具。可旋转夹具带有X轴方向限位装置，工件安装在夹具上后可以从垂直方向压紧。

进一步的，所述X轴直线导轨、Y轴直线导轨和Z轴直线导轨重复定位精度小于0.002mm。

本发明的优点是卧式镜头可以绕立式镜头旋转，从2个方向定位工件，实现准确找正；工作台移动机构配合立式镜头和卧式镜头可以实现五个轴的测量；本发明配置高精密同轴可旋转夹具，对工件一次装夹，避免了多次装夹造成的重复定位误差，极大的提高了测量精度与效率；本发明放大率高达240倍，可以清晰的分辨刀具或者精密零件的轮廓；并且可直接测量刀具几何参数，可大大提高刀具或者精密零件大批量生产时的质量稳定性和一致性。

附图说明：

图1是本发明结构示意图。

在图中：1-机架；2-工作台移动机构；3-立式镜头；4-卧式镜头；5-线缆；51-相机；6-显示器；7-测量夹具；17-可旋转夹具；21-底座；8-X轴调节器；9-Y轴调节器；10-Z轴调节器；11-图像处理单元；16-光源调节器；31-焦距变倍调节器；41-焦距变倍调节器；42-角度旋转装置；13-垂直光源；14-水平光源；15-背光光源；18-Y轴位置传感器；19-X轴位置传感器；20-Z轴位置传感器。

具体实施方式：

参看图1，本发明采用以下技术方案：包括底座21、机架1、工作台移动机构2、测量机构、立式镜头3、卧式镜头4、相机51、图像处理单元11、线缆5、显示器6和测量夹具7；所述工作台移动机构2设于底座21上，所述测量夹具7设于工作台移动机构2上，所述立式镜头3、卧式镜头4均位于机架1上，所述立式镜头3、卧式镜头4上均设有焦距变倍调节器（31,41），所述垂直光源13设于立式镜头3上；所述水平光源14设于卧式镜头4上；所述背光光源15设于工作台移动机构2上；所述卧式镜头4上方设有可以使卧式镜头4沿立式镜头3轴心旋转的角度旋转装置42；所述卧式镜头4上还设有角度显示器；所述立式镜头3、卧式镜头4通过相机51和线缆5与图像处理单元11连接；所述图像处理单元11与显示器6连接，所述垂直光源13、水平光源14、背光光源15与电源之间设有光源调节器16。

本发明的镜头可提供高达240倍放大率，如此高倍率的镜头可以更清晰的分辨刀具边缘轮廓，使得测量更加准确，可以测量直径0.5mm甚至更小的刀具。

本发明的工作台移动机构2采用稳定的铸铁，表面镀镍，底座21采用天然花岗岩。

本发明的图像处理单元11可以将刀具真实图像与此工件的CAD图纸进行比较，并能测量差值，图像处理单元11还具有仿形功能，即根据测量数据生成CAD图纸；对于工件测量领域，双镜头测量系统为最先进的测量仪器，使用者将更容易获得最佳的测量结果。

进一步的，所述工作台移动机构2包括X轴直线导轨、Y轴直线导轨和Z轴直线导轨；所述X轴直线导轨、Y轴直线导轨和Z轴直线导轨上分别设有X轴调节器8、Y轴调节器9和Z轴调节器10。

进一步的，所述测量机构包括测头、X轴位置传感器18、Y轴位置传感器19、Z轴位置传感器20和读数头；所述X轴位置传感器18、Y轴位置传感器19、Z轴位置传感器20分别位于X轴直线导轨、Y轴直线导轨和机架1上。

进一步的，所述X轴位置传感器18、Y轴位置传感器19、Z轴位置传感器20采用德国HEIDENHAIN精密光栅尺，分辨率为0.00025mm。

进一步的，所述工作台移动机构2上还设有可旋转夹具17，所述可旋转夹具17为高精密同轴可旋转夹具17，其同轴度误差为0.001mm，这样可以对工件一次装夹就完成测量；避免了多次装夹造成的重复定位误差，极大的提高了测量精度与效率，而且极具人性化。可旋转夹具带有X轴方向限位装置，工件安装在夹具上后可以从垂直方向压紧。

进一步的，所述卧式镜头4可绕立式镜头3旋转，旋转范围为-30度~90度，实现了一次装夹后完成测量三个维度的功能。与高精密同轴可旋转夹具17配合完成从垂直、水平、前后、刀具旋转和水平镜头水平旋转，共5轴方向定位和测量工作。

本发明的可直接测量刀具的某些特殊的角度如前角、后角、螺旋角、主偏角、副偏角、齿距，芯厚，横刃，齿隙角，轴向和径向跳动等，不需计算即可得到需要的数据。

传统的高速钢刀具、螺纹刀具的前角、后角都是由机床保证的，没有有效的测量手段，因此刀具制造精度很不稳定。利用该原理仪器可以快速、准确的测量出刀具(如整体硬质合金铣刀)周齿的前用、后角、奇数齿芯厚等几何参数，本发明大大提高了工厂数控刀具大批量生产情况下的质量稳定性和一致性。

最后应当说明的是，以上内容仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，本领域的普通技术人员对本发明的技术方案进行的简单修改或者等同替换，均不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims

1.双镜头测量系统，其特征在于，包括底座、机架、工作台移动机构、背光光源、测量机构、立式镜头、卧式镜头、图像处理单元、相机、线缆、显示器和测量夹具；所述工作台移动机构设于底座上，所述测量夹具设于工作台移动机构上，所述测量机构设于工作台移动机构上，所述立式镜头、卧式镜头均位于机架上，所述立式镜头、卧式镜头上均设有光源以及焦距变倍调节器，垂直光源设于立式镜头上，水平光源设于卧式镜头上，所述背光光源设于工作台移动机构上，所述卧式镜头上方设有可以使卧式镜头沿立式镜头轴心旋转的角度旋转装置，所述卧式镜头上还设有角度显示器，所述立式镜头、卧式镜头通过相机和线缆与图像处理单元连接，所述图像处理单元与显示器连接且支持使用绘图软件绘制的图纸；所述垂直光源、水平光源、背光光源与电源之间设有光源调节器；所述测量机构包括测头、X轴位置传感器、Y轴位置传感器、Z轴位置传感器和读数头；所述X轴位置传感器、Y轴位置传感器、Z轴位置传感器分别位于X轴直线导轨、Y轴直线导轨和机架上。

2.根据权利要求1所述的双镜头测量系统，其特征在于，所述工作台移动机构包括X轴直线导轨、Y轴直线导轨和Z轴直线导轨；所述X轴直线导轨、Y轴直线导轨和Z轴直线导轨上分别设有X轴调节器、Y轴调节器和Z轴调节器。

3.根据权利要求1所述的双镜头测量系统，其特征在于，所述工作台移动机构上还设有可旋转夹具，可旋转夹具带有X轴方向限位装置，使工件安装在夹具上后可以从垂直方向压紧。

4.据权利要求2所述的双镜头测量系统，其特征在于，所述X轴直线导轨、Y轴直线导轨和Z轴直线导轨重复定位精度小于0.002mm。