[发明专利]一种基于PSD的并联机床刀具姿态在线监测装置及监测方法

说明书

本发明公开了一种基于PSD的并联机床刀具姿态在线监测装置及监测方法，包括监测装置，监测装置包括动平台、刀具和位姿监测装置，刀具安装在动平台中的轴上，位姿监测装置安装在动平台上，位姿监测装置包括激光发生器、第一PSD、第二PSD和反射镜，监测装置在自然状态下，刀具的位姿与激光发生器相同，监测装置在运动过程中，刀具位姿与PSD和光杠杆反射镜垂直，装置具体功能实现依赖于PSD光杠杆方法原理，创新性的将PSD光学位置反馈应用于刀具的空间姿态的监测，通过采用常规的PSD传感器，利用激光发生器自身重力，结构简单，成本低廉，反馈精度能实现五轴并联加工终端反馈，同时有利于实现商品化。

技术领域

本发明涉及复杂三维结构件并联五轴加工技术领域，具体为一种基于PSD的并联机床刀具姿态在线监测装置及监测方法。

背景技术

并联机床具有刚度大，易控制，能实现五种加工，可以实现复杂结构件的高效，高质的加工的特点。能实现曲率小的复杂结构件的加工，但需要进行刀具位姿的监控。

但是，并联机床属于半闭环机床，目前反馈只能作在直线轴上，目前无法用常规反馈方法对刀具的位姿进行反馈。

针对上述问题，为了准确监测刀具的实时位姿，完成并联机床的全闭环反馈，本发明提出一种基于PSD的并联机床刀具姿态在线监测装置及监测方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于PSD的并联机床刀具姿态在线监测装置及监测方法，利用反馈信号发生器自身重力方向不变的特点，设计了基于PSD的光杠杆放大原理的并联机床刀具位姿监测的方法，具有可以准确监测刀具的实时位姿和完成并联机床的全闭环反馈的优点，解决了背景技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于PSD的并联机床刀具姿态在线监测装置，包括监测装置，所述监测装置包括动平台、刀具和位姿监测装置，刀具安装在动平台中的轴上，位姿监测装置安装在动平台上。

进一步地，所述位姿监测装置包括激光发生器、第一PSD、第二PSD和反射镜，监测装置在自然状态下，刀具的位姿与激光发生器相同，监测装置在运动过程中，刀具位姿与PSD和光杠杆反射镜垂直。

一种基于PSD的并联机床刀具姿态在线监测装置及监测方法，包括如下步骤：

步骤一：将姿态监控装置固定到并联机床动平台上，并保证动平台水平，使激光发生器在重力作用下垂直，并与此时刀具姿态相同；

步骤二：打开激光发生器，使光束投射到光杠杆反射镜上，反射镜反射光束到第二PSD；

步骤三：在动平台发生偏转时，刀具姿态发生变化，此时，激光器在重力作用下没有发生变化，但在投射光斑与反射镜的相对位置发生变化，经过其反射放大后，投射到第二PSD时，光斑接收位置发生变化，通过分析提取光斑的位置得到刀具的实时位置，实现刀具姿态的实时监控。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、本发明提出的一种基于PSD的并联机床刀具姿态在线监测装置及监测方法，具体功能实现依赖于PSD光杠杆方法原理，创新性的将PSD光学位置反馈应用于刀具的空间姿态的监测。

2、本发明提出的一种基于PSD的并联机床刀具姿态在线监测装置及监测方法，通过采用常规的PSD传感器，利用激光发生器自身重力，结构简单，成本低廉，反馈精度能实现五轴并联加工终端反馈，同时有利于实现商品化。

附图说明

图1是本发明的加工方法整体示意图。

图中：1、动平台；2、刀具；3、位姿监测装置；3-1、激光发生器；3-2、第一PSD；3-3、第二PSD；3-4、反射镜。

具体实施方式