一种实现具有周向特征筒形件定位的方法

摘要

本发明涉及一种实现具有周向特征筒形件定位的方法，解决现有筒形件的定位方法存在较大的测量误差、效率低下以及损伤筒形件的表面涂层的问题。一种实现具有周向特征筒形件定位的方法，包括以下步骤：步骤一、安装筒形件；步骤二、安装非接触式传感器；步骤三、获取偏移值；步骤四、调整筒形件的位置；步骤五、固定安装测量相机；步骤六、实现筒形件的周向定位；步骤七、固定筒形件。

说明书

技术领域

本发明涉及激光加工中筒形件定位方法，具体涉及一种实现具有周向特征筒形件定位的方法。

背景技术

激光加工具有无接触应力、加工精度高、易于实现控制自动化等优点，因此越来越广泛应用在薄壁件、精细微结构零件的加工，其逐渐替代原有机械加工方式成为一种重要的加工技术。高精度、高强度的薄壁筒形件在航空航天和汽车工业等领域被广泛的应用，而筒形件在机床中的定位精度对筒形件的加工精度有着极大的影响。

筒形件在加工过程中，通常利用CAM软件对加工过程进行仿真及加工程序的输出。零件在实际加工装夹时，零件的装夹位置应与在CAM软件中的位置相一致，来保证加工的准确性。由于筒形件尺寸较大，经过多道加工工序，筒形件易产生变形，这就为筒形件的回转中心找准增加了难度，传统加工方式中，通常利用夹具的机械精度实现筒形件的定位，例如利用千分表人工找准筒形件中心，该方式存在较大的人为测量误差，而且效率低下，已不能满足筒形件日益增长的精度需求。随着航空航天技术的发展，多种零部件表面设有多种涂层，采用机械的方法会损伤筒形件表面，且涂层的厚度误差也会影响测量精度。

发明内容

本发明的目的是解决现有筒形件的定位方法存在较大的测量误差、效率低下以及损伤筒形件的表面涂层的问题，提供一种实现具有周向特征筒形件定位的方法。

本发明的技术方案是：

一种实现具有周向特征筒形件定位的方法，包括以下步骤：

步骤一、安装筒形件；

将筒形件安装在机床旋转工作台上，机床旋转工作台可带动筒形件旋转，所述筒形件的外表面设置有周向特征；

步骤二、安装非接触式传感器；

在筒形件的一侧设置非接触式传感器；

步骤三、获取偏移值；

机床旋转工作台带动筒形件旋转，非接触式传感器测量得到筒形件外轮廓曲线，从而获取该外轮廓曲线中心与机床旋转工作台旋转轴之间的偏移值；

步骤四、调整筒形件的位置；

根据得到的偏移值，调整筒形件的位置，直至其轴线与机床旋转工作台旋转轴间的距离符合要求；

步骤五、固定安装测量相机；

固定安装测量相机，获取测量相机与激光焦点的相对位置信息；

步骤六、实现筒形件的周向定位；

机床旋转工作台带动筒形件旋转，通过测量相机中识别筒形件的周向特征，得到该周向特征与激光焦点的位置关系，从而实现筒形件的周向定位；

步骤七、固定筒形件。

进一步地，所述非接触式传感器为非接触式电涡流传感器。

进一步地，所述周向特征为设置在筒形件外表面的凸台或凹槽。

本发明与现有技术相比，具有以下技术效果：

1.本发明方法利用非接触式传感器实现筒形件的定位，避免损伤筒形件的表面涂层，可大幅提高筒形件在安装平面内的定位精度。通过固定非接触式传感器测量筒形件位置的方法，不仅不会损伤筒形件表面，而且可以得到筒形件的整个轮廓的位置信息，可使操作人员了解筒形件的变形信息与位置信息，便于操作人员迅速的调节筒形件至合适的位置，因此采用非接触式传感器测量精度高，可靠性好，可重复性高。

2.本发明利用测量相机可实现筒形件周向特征的高精度识别，，得到筒形件的周向位置信息，可快速调节筒形件的位置至CAM软件中设计的位置，该方法效率高，对筒体无损伤，从而实现筒形件的高精度周向定位。

3.本发明方法通过轮廓测量传感器和测量相机可实现筒形件的高精度定位，操作简单且易于实现。

附图说明

图1为本发明实现具有周向特征筒形件定位方法的装置示意图。

附图标记：1-激光焦点，2-测量相机，3-筒形件，4-非接触式传感器，5-机床旋转工作台。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明的内容作进一步详细描述：

本发明公开了一种实现具有周向特征筒形件定位的方法，用以实现具有周向特征筒形件的实际轮廓精确测量、其中心的轴向定位以及周向特征的周向定位。

如图1所示，本发明方法通过机床旋转工作台旋转筒形件，固定设置的非接触式电涡流传感器等类似传感器测量筒形件周向轮廓与机床旋转轴的相对位置偏移数据，基于该数据不断调整筒形件位置，直至筒形件的中心位置精度符合要求，从而确定筒形件在X和Y向的定位；对于带有周向特征的筒形件，通过与刀尖(或激光焦点)位置已知的CCD相机识别筒形件的周向特征，得到筒形件与机床的相对位置关系，实现具有周向特征筒形件的定位。该方法通过轮廓测量传感器和CCD相机可实现筒形件的高精度定位，操作简单且易于实现。

本发明提供的实现具有周向特征筒形件定位的方法，包括以下步骤：

步骤一、安装筒形件；

将筒形件3安装在机床旋转工作台上，机床旋转工作台可带动筒形件旋转，筒形件的外表面设置有周向特征；周向特征具体可为设置在筒形件外表面的凸台或凹槽；

步骤二、安装非接触式传感器；

在筒形件的一侧设置非接触式传感器4，即将非接触式电涡流传感器等类似传感器于设置在固定位置，其不随机床旋转工作台的旋转而旋转；

步骤三、获取偏移值；

机床旋转工作台带动筒形件旋转，非接触式传感器测量得到筒形件外轮廓曲线，比较该曲线中心与机床旋转工作台旋转轴的位置信息，从而获取该曲线中心与机床旋转工作台旋转轴之间的偏移值；

步骤四、调整筒形件的位置；

根据得到的偏移值，调整筒形件的位置，直至其轴线与机床旋转工作台旋转轴间的距离符合要求；

即通过非接触式电涡流传感器得到筒形件外轮廓与机床旋转工作台旋转轴之间的距离曲线，可直观的看到筒形件与机床旋转工作台旋转轴的偏移量，从而可以快速调整筒形件的位置，直到筒形件的中心与机床旋转工作台旋转轴的偏移量符合要求，从而固定筒形件在转台平面X和Y向的定位；

步骤五、固定测量相机2；

固定安装测量相机2，获取测量相机与激光焦点1的相对位置信息；

步骤六、实现筒形件的周向定位；

机床旋转工作台带动筒形件旋转，通过测量相机识别筒形件的周向特征，得到周向特征与激光焦点之间的位置关系，获得目前筒形件在机床中的位置信息，旋转筒形件，直到周向特征的位置移动至与CAM软件一致，则周向特征定位完毕；

步骤七、通过夹具夹紧筒形件。

本发明方法具体实施过程包括以下步骤：

1.将非接触式电涡流传感器安装在一固定位置，其不随着机床旋转工作台的旋转而旋转；

2.旋转机床旋转工作台，非接触式电涡流传感器测量得到筒形件外轮廓与机床旋转工作台轴线之间的距离曲线，得到筒形件在转台上的相对位置；

3.根据距离曲线可得到筒形件相对转台轴线之间的偏移△，调整筒形件在转台上的位置，直至△的值满足要求；

4.筒形件在转台上的位置调整好之后，旋转筒形件上的周向特征至CCD相机视场内，CCD相机识别视场内的周向特征；

5.CCD相机和刀尖点(或激光焦点)的位置已知，通过CCD相机识别筒形件的周向特征，可以得到周向特征与刀尖点(或激光焦点)的相对位置关系，从而得到筒形件在机床上的相对位置关系。

6.通过夹具夹紧筒形件。