[发明专利]接触式曲面壁板法向测量与锪窝深度补偿装置及测量方法

说明书

本发明提供了一种接触式曲面壁板法向测量与锪窝深度补偿装置及测量方法，包括：伺服电机与单轴驱动器的丝杠同轴并由联轴器连接；单轴驱动器固定在测量装置支架的上面；拖链支架固定在测量装置支架的侧面；法向测量组件安装支架固定于单轴驱动器，拖链的固定端和自由端分别与拖链支架和法向测量组件安装支架固定连接，长度计安装支架固定在法向测量组件安装支架上；长度计安装支架与支架盖板对长度计实现紧密的夹持，在长度计安装支架前端安装长度计限位块；本发明实现了一种既可对外侧具有桁条等复杂结构的曲面工件进行高精度、高可靠性的法向测量，又可以在对曲面工件上进行锪窝时补偿锪窝深度的装置与方法。

技术领域

本发明涉及机械加工领域，具体地，涉及自动化航天装配的法向测量装置及方法，尤其是可适用于具有桁条的曲面壁板制孔的高精度法向测量，以及接触式曲面壁板法向测量与锪窝深度补偿装置及测量方法，更为具体地，涉及接触式曲面壁板法向测量与锪窝深度补偿装置及测量方法。

背景技术

在自动制孔设备中，对曲率大于零的工件进行高精度的曲面法向测量是保障制孔垂直度的重要方法。而制孔垂直度是影响连接质量的重要因素，有研究表明，当孔垂直度超过2°时，连接的强度将降低57％。因此，高精度的法向测量技术可为连接强度带来很大提升。

对自动制孔设备来说，锪窝深度控制是同样一项影响装配质量的重要技术指标。控制锪窝深度的目的在于避免出现因铆钉、螺钉钉头超出或陷入壁板表面，从而引起航空航天器出现疲劳强度的损失，影响其使用寿命或者隐身性能。

现有的曲面法向测量装置与方法普遍存在以下缺陷：

(1)现有的曲面法向测量装置一般在无遮蔽的曲面上进行测量，无法有效的对表面有较复杂结构(如，桁条)的曲面进行测量；

(2)现有窝深控制限于将压紧装置脚口与进给轴运动独立，并使用绝对光栅尺测量压紧装置脚口的相对于基体的进给量来为锪窝刀具的进给量进行补偿，但是在对较大曲率的曲面工件进行锪窝时刀具与工件表面的起始接触位置与压紧装置脚口的接触位置仍有偏差。

专利文献CN204064269U(申请号：201420430291.3)公开了一种接触式法向测量装置，它包括一个作为基础的壳体，该壳体的几何中心处开设有一圆心孔，在壳体的下部活动链接有一个球面基体，这个球面基体与壳体之间为球面连接。当固定连接于球面基体的压力脚贴紧曲面时，球面基体通过与壳体的球面连接进行转动，通过检测这个转动的角度间接完成对曲面上此处法向的测量。其球面基体与压紧装置脚口间的距离较近，在面对复杂结构曲面时，易发生干涉，无法对桁条附近区域进行测量。且当工件表面曲率较大时，无法对实际刀具起始接触位置与理论的刀具起始接触位置之间的偏差进行补偿，见图6。

专利文献CN108015312B(申请号：201711056976.0)公开了一种用于机器人高精度制孔与锪窝的末端执行器，包括：主轴及其进给单元、法向测量装置及其驱动单元、基准孔视觉定位单元以及导轨安装板，其中：所述主轴及其给进单元安装在所述导轨安装板上；所述法向测量装置安装所述导轨安装板的一端；所述基准孔视觉定位单元安装在所述导轨安装板的背面。本发明结构紧凑，并包含多个功能模块，包括位移检测模块、法向测量模块、基准孔视觉定位模块，增加测量可靠性；本发明的位移检测模块能够检测刀具进给量、工件夹紧与加工时工件的变形量，并对其进行补偿。该专利仅对曲面壁板在受压时所发生的型变量进行了锪窝深度补偿。同样地，无法对(如图片5中所示)因大曲率工件被压紧后，表面突入压紧装置脚口内而引起的锪窝起始位置偏差做出有效补偿。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种接触式曲面壁板法向测量与锪窝深度补偿装置及测量方法。

根据本发明提供的一种接触式曲面壁板法向测量与锪窝深度补偿装置，包括：

拖链1、拖链支架2、法向测量组件安装支架3、长度计安装支架4、支架盖板5、长度计6、伺服电机7、单轴驱动器8、测量装置支架9和长度计限位块10；