[发明专利]一种工件抛光检测方法

摘要

本发明公开了一种工件抛光检测方法。该方法的装置由支架、抛光头、气缸、测头、安装板和激光测距仪组成。该方法将测头固定连接在气缸活塞的下端，气缸运动到下限位时，测头接触式测量工件表面，获取位姿数据，采用最小二乘法计算得到理论工件坐标系与机床坐标系间的变换矩阵，免去装调工件位姿的工序；激光测距仪位于抛光头Z向正下方，激光测距仪连续扫描工件表面获取等法向间距的抛光轨迹，校核工件位姿免装调时坐标系转换的正确性、校核等法向间距抛光数控程序的正确性、验证抛光数控程序与机床伺服性能的匹配性。该方法节省了抛光工艺辅助时间，保证了抛光工艺过程等法向间距抛光，提高了抛光去除的可靠性、抛光质量的可控性和抛光工艺效率。

主权项

1.一种工件抛光检测方法，其特征在于，所述的检测方法使用的装置包括支架（1）、抛光头（2）、气缸（3）、测头（4）、安装板（5）和激光测距仪（6），其连接关系是，所述的支架（1）固定安装在机床主轴末端，所述的抛光头（2）、气缸（3）分别固定连接在支架（1）上，与支架（1）整体移动；所述的抛光头（2）的底部通过磁力附着有抛光缎带（7）；所述的测头（4）固定连接在气缸（3）活塞的下端，测头（4）随气缸（3）的伸缩上下移动，到达气缸（3）运动的下限位时，测头（4）测量工件（8）的位姿，到达气缸（3）运动的上限位时，测头（4）停止测量；所述的激光测距仪（6）固定连接在安装板（5）上，在激光测距仪（6）校核抛光轨迹工作时，将安装板（5）安装在支架（1）上，激光测距仪（6）位于抛光头（2）的Z向中心正下方，激光测距仪（6）测量抛光缎带（7）与工件（8）表面的等法向间距，在激光测距仪（6）停止校核抛光轨迹工作后，将安装板（5）从支架（1）上拆卸下来；所述的测头（4）的工作位置在Z向的最低点，且低于抛光缎带（7）的最低点，测头（4）与抛光缎带（7）的最低点的距离大于等于20mm；所述的安装板（5）上加工有三直角基准面，通过三直角基准面定位安装板（5）在支架（1）上的安装位置，再用螺钉固定连接在支架（1）上；所述的工件抛光检测方法包括以下步骤：步骤101：开始测量时，将工件（8）放置于机床工作台上，工件（8）的放置方位与理论坐标系对应一致；步骤102：在机床工作台上装夹工件（8），并固定工件（8）；步骤103：在位测量位姿，即根据工件（8）表面复杂程度及尺寸大小选择测量点数和测量分布点，通过手动或机床自动控制测头（4）接触工件（8）表面轮廓和表面不同位置，获取其在机床坐标系中位置坐标的测量值，当工件（8）表面为平面件时取 ，当工件（8）表面为曲面件时取；步骤104：根据测量值，计算理论工件坐标系与机床坐标系间的映射关系：式中， 为工件（8）的理论工件坐标原点在机床坐标系中的偏移量，转换矩阵为理论工件坐标系相对机床坐标系的旋转矩阵，工件（8）表面轮廓在机床坐标系中的空间方程，采用最小二乘法公式计算、：步骤120：采用干涉仪离线测量工件面形，获取工件（8）的面形数据；步骤121：采用磁流变抛光工艺进行采斑，获取抛光去除函数；步骤105：结合步骤120和步骤121的结果，采用CCOS技术生成理论工件坐标系中的等法向间距抛光数控程序，根据步骤104中的理论工件坐标系和机床坐标系的映射关系，转换生成机床坐标系中的等法向间距抛光数控程序；步骤106：将抛光头（2）沿机床Z正向偏置5 mm ~10mm，避免抛光头（2）与工件（8）发生干涉，运行并校核等法向间距抛光数控程序；步骤107：安装板（5）安装在支架（1）上，确认激光测距仪（6）入射到工件（8）表面的反射光进入激光测距仪（6）的测量接收窗口，在机床运行等法向间距抛光数控程序过程中，连续扫描工件（8）表面轮廓并采样；步骤108：根据步骤107的采样结果，判断全面形区域的法向间距误差是否小于设定误差阈值；步骤109：若法向间距误差小于等于设定误差阈值，证明免装调的坐标系转换正确、等法向间距抛光数控程序与机床伺服性能匹配；若法向间距误差大于设定误差阈值，进入步骤131：采用PID参数整定、前馈控制等技术优化机床伺服参数，提高机床的动态性能、减少动态轮廓误差，若仍无法满足要求，进入步骤132：对抛光数控程序进行优化，优化后再进入步骤106，重新进行校核、验证等法向间距抛光数控程序。