CN105423961A - 工件中心误差检测装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种工件中心误差检测装置和方法。一种工件中心误差检测装置，包括用于夹持工件的工件夹持器；激光传感器，用于检测至工件的表面的垂直距离；和激光传感器连接的处理模块，用于计算误差值；以及和处理模块连接的输出模块，用于输出误差值。一种工件中心误差检测方法，通过上述装置对工件中心误差进行检测，包括步骤：将工件夹持在工件夹持器上，工件夹持器中心为原点，工件延伸方向为Z轴，往激光器延伸方向为Y轴，工件中心和工件夹持器中心在Y轴上的误差值为第一误差值，X轴上的误差值为第二误差值；检测第一误差值；将工件绕工件中心在XY平面内旋转90度；检测第二误差值。这种装置和方法检测误差方便快速，精确度高。

Description

工件中心误差检测装置和方法
技术领域
本发明涉及工件检测及校准领域，特别是涉及工件中心误差的检测。
背景技术
在机械加工领域，常常需要对工件的中心误差进行检测，以调整工件的加工位置，因为如果加工时存在偏差，将会影响到加工的精度和准确度。
实际生产中，很多工件都是矩形钢管状的，对于这样的工件的夹定中心的偏差校准，通常都是采用人工对准直尺进行测量。但是这样的方式费时费力，且精度较低。
发明内容
基于此，有必要针对上述工件中心的检测精确度的问题，提供一种工件中心误差检测装置和方法。
一种工件中心误差检测装置，包括工件夹持器，用于夹持工件，还包括激光传感器，用于检测所述激光传感器至所述工件的表面的垂直距离；处理模块，所述处理模块和所述激光传感器连接，用于根据所述激光传感器检测到的所述激光传感器至所述工件的表面的垂直距离计算所述工件中心和所述工件夹持器中心之间的误差值；以及输出模块，所述输出模块和所述处理模块连接，用于输出所述误差值。
上述工件中心误差检测装置，通过激光传感器的测量以及处理模块的计算以实现对工件中心的检测，操作简单，并且计算结果精确。
在其中一个实施例中，所述处理模块为可编程控制器。
在其中一个实施例中，所述工件为轴对称管状工件。
在其中一个实施例中，所述激光传感器和所述处理模块通过RS485通讯总线连接。
在其中一个实施例中，所述输出模块为人机界面，用于显示所述处理模块计算的误差值。
一种工件中心误差检测方法，所述工件为轴对称管状工件，通过工件中心误差检测装置对工件中心误差进行检测，所述工件中心误差检测装置包括工件夹持器和激光传感器，将所述工件夹持器的中心设置为空间直角坐标系的原点，所述工件的延伸方向为Z轴方向，从所述原点向激光传感器延伸的方向为Y轴方向，垂直于所述Y轴和所述Z轴的方向为X轴方向，所述方法包括步骤：
将工件夹持在工件夹持器上，使得所述工件的第一表面平行面向激光传感器，作为初始夹持状态，在所述初始夹持状态下，所述工件中心和所述工件夹持器中心在所述Y轴上的误差值为第一误差值，所述工件中心和所述工件夹持器中心在所述X轴上的误差值为第二误差值；
检测所述工件中心和所述工件夹持器的中心的第一误差值；
将所述工件绕所述工件中心在XY平面内旋转90度；
检测所述工件中心和所述工件夹持器的中心的第二误差值。
上述工件中心误差检测方法，通过激光传感器对工件四个表面的距离的测量，以及处理模块的处理，以计算出工件中心相对工件夹持器中心的误差，从而便于调整工件中心和工件夹持器的中心对齐，避免了人工一次次的手工测量的繁琐以及低精度，操作简单，并且计算结果精确。
在其中一个实施例中，在步骤检测所述工件中心和所述工件夹持器中心的第一误差值，还包括步骤：
检测所述激光传感器到所述工件当前状态下直接面向所述激光传感器的第一表面的第一垂直距离；
将所述工件绕所述工件夹持器的中心在所述XY平面内旋转180度；
检测所述激光传感器到所述工件当前状态下直接面向所述激光传感器的第二表面的第二垂直距离；
所述第一垂直距离和所述第二垂直距离之和的一半为所述第一误差值。
在其中一个实施例中，在步骤检测所述工件中心和所述工件夹持器中心的第二误差值中，还包括步骤：
检测所述激光传感器到所述工件当前状态下直接面向所述激光传感器的第三表面的第三垂直距离；
将所述工件以所述工件夹持器的中心在所述XY平面内旋转180度；
检测所述激光传感器到所述工件当前状态下直接面向所述激光传感器的第四表面的第四垂直距离；
所述第三垂直距离和所述第四垂直距离之和的一半为所述第二误差值。
在其中一个实施例中，当所述第一垂直距离小于所述第二垂直距离时，所述第一误差值为负；当所述第一垂直距离大于所述第二垂直距离时，所述第一误差值为正。
在其中一个实施例中，在所述步骤将所述工件绕所述工件中心在XY平面内旋转90度中，为在初始夹持状态下绕所述工件中心在XY平面内旋转90度；当所述第三垂直距离小于所述第四垂直距离时，所述第二误差值为负；当所述第三垂直距离大于所述第四垂直距离时，所述第二误差值为正。
附图说明
图1为本发明一实施例的工件中心误差检测装置的结构示意图；
图2为本发明一实施例的工件中心误差检测方法的步骤流程图；
图3为本发明另一实施例的工件中心误差检测方法的子步骤流程图；
图4为本发明又一实施例的工件中心误差检测方法的子步骤流程图；
图5A-5D为本发明一实施例的工件检测中心方法的工作示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
请参见图1，为本发明一实施例的工件中心误差检测装置的结构示意图，如图所示，该工件中心误差检测装置，包括工件夹持器(图中未示)、激光传感器110、处理模块120和输出模块130。工件夹持器，用于夹持工件W，可以安装在合适的固定座上，或者安装在相应的加工工具上，该工件夹持器的中心为O。激光传感器110和处理模块120连接，用于检测激光传感器110至工件W的表面的垂直距离d，并将所检测到的数值传输给处理模块120。处理模块120连接输出模块130，用于根据激光传感器检测到的激光传感器至工件的表面的垂直距离计算工件中心和工件夹持器中心之间的误差值，并将该误差值传送给输出模块130。输出模块130用于输出处理该误差值。从而可以根据该输出结果动态调整工件，使得工件中心和工件夹持器的中心对齐。这种工件中心误差检测装置，通过激光传感器的测量以及处理模块的计算以实现对工件中心和工件夹持器中心误差的检测，操作简单，并且计算结果精确。
在其中一个实施例中，该处理模块为可编程控制器(PLC)。
在其中一个实施例中，该工件为轴对称管状工件，比如矩形钢管或H型钢管。
在其中一个实施例中，激光传感器和处理模块通过RS485通讯总线连接。
在其中一个实施例中，该输出模块为人机界面，用于显示处理模块的处理结果。可以直观地显示出误差结果，方便于用户识别和操作。
请参见图2，为本发明一实施例的工件中心误差检测方法步骤流程图，图3和图4本发明一实施例的工件中心误差检测方法的子步骤流程图。结合图5A-图5D，为本发明一实施例的工件中心误差检测方法工作示意图。如图所示，工件W为轴对称管状工件，比如矩形管，该矩形管包括第一表面A、第二表面B、第三表面C和第四表面D，其中第一表面A和第二表面B为对称表面，第三表面C和第四表面D为对称表面。在空间直角坐标系中，将工件夹持器的中心O设置为原点，工件W的延伸方向为Z轴方向(图中未示)，从原点O向激光传感器延伸的方向为Y轴，垂直于Y轴和Z轴的方向为X轴方向，工件中心O’的坐标为O’(X’,Y’,0)，由于工件W为轴对称管状工件，因此，此处工件中心O’也可称为工件中心轴线，该工件中心轴线和Z轴平行。
该工件中心误差检测方法，包括步骤S100，将工件W夹持在工件夹持器上，使得工件的第一表面A平行面向激光传感器，此为初始夹持状态。在该初始夹持状态下，工件中心O’和工件夹持器中心O在Y轴上的误差值为第一误差值E1，工件中心O’和工件夹持器中心O在X轴上的误差值为第二误差值E2。
步骤S200，参见图5A，检测工件中心O’和工件夹持器中心O之间的第一误差值E1。在该步骤S200中，还可以包括步骤S210检测激光传感器到工件W直接面向激光传感器的第一表面A的第一垂直距离d1。
步骤S220，参见图5B，将工件W绕工件夹持器的中心O在XY平面内旋转180度，使得第二表面B直接面向激光传感器。
步骤S230，检测激光传感器到工件直接面向激光传感器的第二表面B的第二垂直距离d2。
步骤S240，计算第一误差值E1。第一垂直距离D1和第二垂直距离D2之和的一半为第一误差值E1。即，E1＝(d1+d2)/2。
在该实施例中，当工件中心O’相对于工件夹持器中心O更靠近激光传感器时，即d1<d2时该第一误差值E1为负；当工件中心O’相对于工件夹持器中心O更远离激光传感器，即时，即d1>d2时该第一误差值E1为正。
步骤S300，参见图5C，在初始夹持状态下，将工件W绕工件中心O’在XY平面内旋转90度，比如顺时针旋转，即将第三表面C平行面向激光传感器。
步骤S400，检测工件中心O’和工件夹持器中心O之间的第二误差值E2。在该步骤S400中还可以包括步骤S410检测激光传感器到工件W直接面向激光传感器的第三表面C的第三垂直距离d3。
步骤S420，参见图5D，将工件W绕工件夹持器的中心O在XY平面内旋转180度，使得第四表面D直接面向激光传感器。
步骤S430检测激光传感器到工件W直接面向激光传感器的第四表面D的第四垂直距离d4。
步骤S440，计算第二误差值E2。第三垂直距离d3和第四垂直距离d4之和的一半为第二误差值E2。即，E2＝(d3+d4)/2。
当测量d3时，工件中心O’相对于工件夹持器中心O更靠近激光传感器时，即d3<d4时该第二误差值E2为负；当工件中心O’相对于工件夹持器中心O更远离激光传感器，即时，即d3>d4时该第二误差值E2为正。
从而可以测量出工件中心和工件夹持器中心之间的误差值，根据该第一误差值E1和第二误差值E2，可以调整工件W，比如在初始夹持状态下，调整工件中心O’坐标为(X’+E2,Y’+E1,0),从而使得工件中心O’和工件夹持器的中心O对齐。也可以在最后夹持状态下，直接调整工件W，使得工件中心O’和工件夹持器中心O对齐。
这种工件中心误差检测方法，通过激光传感器对工件四个表面的距离的测量，以计算出工件中心相对工件夹持器中心的误差，从而实现对工件中心的检测，避免了人工一次次的手工测量的繁琐以及低精度，操作简单，并且计算结果精确。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种工件中心误差检测装置，包括工件夹持器，用于夹持工件，其特征在于，还包括激光传感器，用于检测所述激光传感器至所述工件的表面的垂直距离；处理模块，所述处理模块和所述激光传感器连接，用于根据所述激光传感器检测到的所述激光传感器至所述工件的表面的垂直距离计算所述工件中心和所述工件夹持器中心之间的误差值；以及输出模块，所述输出模块和所述处理模块连接，用于输出所述误差值。
2.根据权利要求1所述的工件中心误差检测装置，其特征在于，所述处理模块为可编程控制器。
3.根据权利要求1所述的工件中心误差检测装置，其特征在于，所述工件为轴对称管状工件。
4.根据权利要求1所述的工件中心误差检测装置，其特征在于，所述激光传感器和所述处理模块通过RS485通讯总线连接。
5.根据权利要求1所述的工件中心误差检测装置，其特征在于，所述输出模块为人机界面，用于显示所述处理模块计算的误差值。
6.一种工件中心误差检测方法，所述工件为轴对称管状工件，其特征在于，通过工件中心误差检测装置对工件中心误差进行检测，所述工件中心误差检测装置包括工件夹持器和激光传感器，将所述工件夹持器的中心设置为空间直角坐标系的原点，所述工件的延伸方向为Z轴方向，从所述原点向激光传感器延伸的方向为Y轴方向，垂直于所述Y轴和所述Z轴的方向为X轴方向，所述方法包括步骤：
将工件夹持在工件夹持器上，使得所述工件的第一表面平行面向激光传感器，作为初始夹持状态，在所述初始夹持状态下，所述工件中心和所述工件夹持器中心在所述Y轴上的误差值为第一误差值，所述工件中心和所述工件夹持器中心在所述X轴上的误差值为第二误差值；
检测所述工件中心和所述工件夹持器的中心的第一误差值；
将所述工件绕所述工件中心在XY平面内旋转90度；
检测所述工件中心和所述工件夹持器的中心的第二误差值。
7.根据权利要求6所述的工件中心误差检测方法，其特征在于，在步骤检测所述工件中心和所述工件夹持器中心的第一误差值，还包括步骤：
检测所述激光传感器到所述工件当前状态下直接面向所述激光传感器的第一表面的第一垂直距离；
将所述工件绕所述工件夹持器的中心在所述XY平面内旋转180度；
检测所述激光传感器到所述工件当前状态下直接面向所述激光传感器的第二表面的第二垂直距离；
所述第一垂直距离和所述第二垂直距离之和的一半为所述第一误差值。
8.根据权利要求6所述的工件中心误差检测方法，其特征在于，在步骤检测所述工件中心和所述工件夹持器中心的第二误差值中，还包括步骤：
检测所述激光传感器到所述工件当前状态下直接面向所述激光传感器的第三表面的第三垂直距离；
将所述工件以所述工件夹持器的中心在所述XY平面内旋转180度；
检测所述激光传感器到所述工件当前状态下直接面向所述激光传感器的第四表面的第四垂直距离；
所述第三垂直距离和所述第四垂直距离之和的一半为所述第二误差值。
9.根据权利要求7或8任意一项所述的工件中心误差检测方法，其特征在于，当所述第一垂直距离小于所述第二垂直距离时，所述第一误差值为负；当所述第一垂直距离大于所述第二垂直距离时，所述第一误差值为正。
10.根据权利要求8所述的工件中心误差检测方法，其特征在于，在所述步骤将所述工件绕所述工件中心在XY平面内旋转90度中，为在初始夹持状态下绕所述工件中心在XY平面内旋转90度；当所述第三垂直距离小于所述第四垂直距离时，所述第二误差值为负；当所述第三垂直距离大于所述第四垂直距离时，所述第二误差值为正。
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