模具曲面加工誤差和表面粗糙度在機檢測裝置及檢測方法
【專利說明】
[0001]
技術領域： 本發明涉及數控機床在機測量技術領域，具體涉及一種模具曲面加工誤差和表面粗糙 度在機檢測裝置及檢測方法。
[0002]
【背景技術】： 目前復雜曲面檢測裝置均采用接觸式測量，需要接觸工件的表面，接觸式測量移動速 度較慢，無法測量小于測頭曲率半徑的微觀表面，尤其是難以測量的復雜曲面，不能適用于 實時的在線在機檢測。在機械復雜曲面加工過程中，需要同步得到表面的形狀誤差和表面 粗糙度，這樣才能判定所加工的零件是否合格，特別是隨著現代機械制造技術的發展，零件 的表面質量問題越來越引起廣泛的關注，而且高強度復雜曲面零件的使用可靠性，在一定 程度上依賴于加工后表面的總體質量，根據原來所要求的潤滑性能、耐磨性能、動力性能、 抗疲勞性能等單項性能特性，轉變為要求零部件綜合性能，因而對機械零件表面質量的檢 測、識別和快速評定提出了新的要求，為防止二次裝卡產生的誤差，需要在機測量被加工曲 面的加工質量，針對模具曲面加工誤差和表面粗糙度，發明在機檢測裝置及進行具體檢測 的方法。
[0003] 工件表面質量一般包括表面物理性能和表面幾何特征，工件表面幾何特征的檢測 一般存在接觸式測量和非接觸式測量，雖然接觸式測量由于其測量的直觀性，可靠性而被 廣泛應用于機械加工領域中，但是由于接觸式測量需要接觸工件的表面，接觸式測量移動 速度較慢，無法測量小于測頭曲率半徑的微觀表面，特別是難以測量復雜曲面的工件，非接 觸式測量可以在不接觸被測物體的前提下進行精準測量，其中光學法是測量的主體，其測 量精度高，適于對軟質材料、易損工件等進行測量，采用光學原理測量表面的非接觸式測量 方法，可以較好地彌補觸針式儀器的不足，本產品同時采用CCD攝像機和激光位移傳感器 進行工件表面粗糙度和加工誤差的測量，全面滿足工件對機械加工表面形面誤差和表面粗 糙度的要求。
[0004]

【發明內容】
： 本發明的目的是提供一種模具曲面加工誤差和表面粗糙度在機檢測裝置及檢測方法。
[0005] 上述的目的通過以下的技術方案實現： 一種模具曲面加工誤差和表面粗糙度在機檢測裝置及檢測方法，其組成包括：檢測裝 置，所述的檢測裝置包括整體支撐裝置，所述的整體支撐裝置上平面中間位置安裝有刀柄， 所述的整體支撐裝置下平面通過螺栓與面陣CCD照相裝置連接，所述的整體支撐裝置兩側 分別通過連接軸與激光位移傳感器裝置連接，所述的激光位移傳感器裝置具有槽，所述的 槽內分別安裝有左激光位移傳感器、右激光位移傳感器。
[0006] 所述的模具曲面加工誤差和表面粗糙度在機檢測裝置，所述的檢測裝置分別通過 所述的左激光位移傳感器、所述的右激光位移傳感器對模具曲面進行測量，所述的檢測裝 置通過所述的面陣CCD照相裝置對所述的模具曲面進行數據采集。
[0007] 所述的模具曲面加工誤差和表面粗糙度在機檢測裝置，所述的左激光位移傳感 器、所述的右激光位移傳感器激光聚集點交匯在所述的模具曲面表面上，所述的面陣CCD 照相裝置采集點垂直于所述的模具曲面上表面。
[0008] -種模具曲面加工誤差和表面粗糙度在機檢測裝置及檢測方法。該方法包括如下 步驟：首先是由在安裝在數控機床主軸的面陣CCD照相裝置和DSP芯片，對復雜加工曲面進 行圖像采集和圖像處理，采用WV-BP330C⑶攝像機，16K的線陣CXD攝像機，提供570線的 水平清晰度，準確獲得模具機械加工表面的粗糙度。然后采用左激光位移傳感器、右激光位 移傳感器對模具加工曲面進行測量，精確非接觸測量出復雜加工曲面的位置、位移變化、厚 度、振動、距離、直徑等幾何量的測量，以便精準獲得模具加工曲面的形狀誤差； 激光位移傳感器采用激光三角測量法，激光發射器通過鏡頭將可見紅色激光射向被測 物體表面，經物體反射的激光通過接收器鏡頭，被內部的線性相機接收，根據不同的距離， 線性相機可以在不同的角度下找到這個光點，根據這個角度及已知的激光和相機之間的距 離，數字信號處理器能夠計算出傳感器和被測物體之間的距離，通過面陣CCD照相裝置與 激光位移傳感器的結合使用，精準測量出加工表面的粗糙度和形狀誤差。
[0009] 有益效果： 1.本發明是一種模具曲面加工誤差和表面粗糙度在機檢測裝置及檢測方法，采用非 接觸式測量，利用光學原理測量表面的非接觸式測量方法，可以較好地彌補觸針式儀器的 不足，本產品同時采用CCD攝像機和激光位移傳感器進行工件表面粗糙度和加工誤差的測 量，全面滿足工件對機械加工表面粗糙度和表面形面誤差的要求。
[0010] 本發明可以在不接觸被測物體的前提下進行精準測量，其中光學法是測量的主 體，其測量精度高，適于對軟質材料、易損工件等進行測量，采用光學原理測量表面的非接 觸式測量方法，可以較好地彌補觸針式儀器的不足。
[0011] 本發明采用激光位移傳感器對加工表面進行分析檢測，激光傳感器是通過激光技 術進行測量的傳感器，能夠實現無接觸遠距離測量，具有速度快、精度高、量程大、抗光、電 干擾能力強等優點。
[0012] 本發明測量裝置的圖像采集和圖像處理，由CCD攝像機和DSP芯片完成，能夠獲得 機械加工表面的粗糙度等，采用激光位移傳感器獲得機械加工表面的形狀誤差等， 5.本發明選擇的Panasonie的WV-BP330CCD攝像機，8K的線陣CCD攝像機，提供570 線的水平清晰度，具有數字調節背光補償（BLC)功能和同步鎖相功能，當用于觀察光線充足 的物體時，可以有效的擴大動態范圍，準確獲得機械加工表面的粗糙度。
[0013] 本發明測量裝置的激光位移傳感器可精確非接觸測量被測物體的位置、位移等變 化，對于檢測物體的位移、厚度、振動、距離、直徑等幾何量的測量非常精準，激光位移傳感 器原理采用激光三角測量法，激光三角測量法一般適用于高精度、短距離的測量，激光發射 器通過鏡頭將可見紅色激光射向被測物體表面，經物體反射的激光通過接收器鏡頭，被內 部的線性相機接收，根據不同的距離，線性相機可以在不同的角度下找到這個光點。
[0014] 本發明根據角度及已知的激光和相機之間的距離，數字信號處理器就能計算出傳 感器和被測物體之間的距離，通過CCD照相裝置與激光位移傳感器的結合使用可以提高測 量的精準性，同時得到加工表面的粗糙度和形狀誤差。
[0015] 本發明采用CCD攝像機和激光位移傳感器進行工件表面粗糙度和加工誤差的測 量，同步得到零部件表面的加工誤差和表面粗糙度等幾何誤差信息，采用激光位移傳感器 進行曲面的在機測量獲得曲面的加工誤差，同時為CCD照相裝置對零部件表面質量分析提 供測量依據。
[0016] 本發明通過面陣CCD照相裝置采集工件表面的信息，對零部件進行圖像攝取，攝 取過程中根據激光位移傳感器提供的曲面形狀信息，根據曲面的凹凸程度進行等距采樣， 選擇合適的圖像預處理方式，分析灰度變化輪廓曲線，通過濾波和圖像增強零部件表面圖 像的處理效果，并建立BP神經網絡模型，實現對零部件表面粗糙度的測量。
[0017] 本發明測量裝置是在機測量裝置，具有很高的測量精度、良好的可靠性與穩定性， 所獲得的測量數據不需要像接觸式測量的那樣對測頭等進行半徑補償，能對測量復雜曲面 的加工誤差，同時得到該區域加工表面的粗糙度，加工誤差測量精度達〇. 〇〇2_，粗糙度的 判定可以達到〇? 05~10. 00ym，精確度彡±10%。