[发明专利]数控加工工件曲率半径快速在线测量装置

说明书

技术领域：

本发明属于测量装置技术领域，涉及一种数控加工工件曲率半径快速在线测量装置，用于精密快速加工工件表面曲率半径的在线检测。

背景技术：

数控加工是指记录在媒体上的数字信息对数控机床进行控制，使之自动地执行规定的加工任务。与普通机床加工相比具有加工精度高，速度快等特点，被广泛应该用于加工，制造等领域，国民经济中有着非常重要的作用。

随着国民经济不断发展，科学技术不断进步，对加工也提出了更高的要求。曲率半径作为球面与类球曲面的一项重要参数，曲率半径参数的精确控制直接影响这类工件的加工质量，例如光学球面透镜，也就曲率半径的测量提出了更高的要求。一般的曲率半径测量方式是使用球径仪，在测量时，先依据待测球面的口径，装配直径尽可能大的球径环，并使用平面样板进行校准归零，然后换上待测球面，读数得到矢高值h，再利用球径环半径r与矢高值h计算得到被测工具表面的曲率半径值R。球径环的相对测量误差约为±0.03%~±0.06%。球径仪测量需要精密平面样板与高质量的球径环，测量结果受样板与球径环质量与磨损的影响，离线测量增加了由于工件重复装卡对加工精度的影响。

发明内容：

本发明要解决的技术问题是提供一种能够提高曲率半径检测效率与精度，实现工件表面曲率半径的在线精密检测，降低由于工件重复装卡对加工精度的影响的数控加工工件曲率半径快速在线测量装置。

为了解决上述技术问题，本发明的数控加工工件曲率半径快速在线测量装置包括位移传感器，工件曲率半径测定系统；所述位移传感器安装固定在工件数控加工机床的Z向运动轴上；工件曲率半径测定系统包括工件参数存储装置，P₁、P₂和P₃三点确定装置，P₁、P₂、P₃三点外接圆参数计算装置，工件曲率半径R的计算装置；

工件参数存储装置：存储有工件被测表面的目标曲率半径ROC、工件被测表面的目标口径DIA、工件的几何中心目标厚度CT、工件被测表面的目标顶点O的坐标（0,0,0），及根据上述参数确定的P₁、P₂、P₃三点的目标位置坐标，其中P₁、P₂、P₃三点位于工件上的同一水平面上；

P₁、P₂和P₃三点确定装置：向工件数控加工机床的控制系统发出指令，使其驱动数控加工运动轴随工件数控加工机床的X向运动轴、Y向运动轴、Z向运动轴移动，利用位移传感器重复测量定位找到P₁、P₂、P₃三点，并确定P₁ 、P₂、P₃三点的实际坐标(X₁,Y₁,H₁)、(X₂,Y₂,H₁)、(X₃,Y₃,H₁)；

P₁、P₂、P₃三点外接圆参数计算装置：利用P₁ 、P₂、P₃三点的实际坐标(X₁,Y₁,H₁)、(X₂,Y₂,H₁)、(X₃,Y₃,H₁)计算P₁ 、P₂、P₃点外接圆圆心C的坐标(X₀,Y₀,H₁)和P₁ 、P₂、P₃点外接圆的半径RC；