CN114888745A - 避免零点快换子母盘安装误差环形件装夹找正方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种避免零点快换子母盘安装误差环形件装夹找正方法及系统，包括：步骤S1：在加工设备上测量零点快换子盘圆周轮廓数值和回转中心位置，并将数值记录在零点快换子盘上的RFID芯片中；步骤S2：在线外找正台上进行工件预定位装夹及工件和零点快换子盘圆周轮廓检测；步骤S3：对工件和零点快换子盘圆周轮廓测量数据进行处理并计算偏移量；步骤S4：工件找正调整及再检测。本发明在现有人工找正台的基础上，针对零点快换系统线外找正会引入找正台累积误差和子母盘安装误差的问题，通过增加RFID系统、位移传感器和中央控制单元算法的方式，辅助人工直接将工件几何中心与加工设备转台回转中心调整为同轴状态。
Description
技术领域
本发明涉及机械加工技术领域，具体地，涉及一种避免零点快换子母盘安装误差环形件装夹找正方法及系统，更为具体地，涉及一种可避免零点快换子母盘安装误差影响的环形件装夹找正方法及系统。
背景技术
航发机匣是典型的薄壁回转类零件，其装夹跳动精度直接影响零件后续的回转加工尺寸精度，装夹精度要求高，现有航发零件在自动化生产线上通常采用零点快换夹具的方式，将零件在线外装夹找正，使零件的几何中心与线外找正台的旋转中心同轴，再通过零点快换模块将夹具和工件快速安装到设备中。为保证零件在设备上的装夹精度，必须要保证设备转台的旋转中心和零点快换子盘同轴，且线外找正台旋转中心和零点快换子盘也同轴，这对零点快换系统在设备和找正台上的安装精度和子母盘本身的加工精度都有非常高的要求，制造和装配成本高、时间长。
对于航发机匣薄壁回转零件的线外找正需求，其关键是获得在线外找正平台上变形工件在夹具上的真实零件状态的理论几何中心，并将理论几何中心调至与加工设备转台的回转轴线重合，而非与线外找正平台的回转中心重合。
专利文献CN107900779A(申请号：CN201711084341.1)公开了一种盾构盾体加工装夹找正装置，包括拆卸式的定位装置和拆卸式的调整装置，定位装置均匀布置在机床工作台外侧，调整装置方式均匀布置在机床工作台下面。本发明还提供一种盾构盾体加工装夹找正方法。但该发明是针对盾构盾体的，且该发明没有有效解决零点快换系统线外找正会引入找正台累积误差的问题。
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避免零点快换子母盘安装误差环形件装夹找正方法及系统。
根据本发明提供的一种避免零点快换子母盘安装误差环形件装夹找正系统，包括：
找正台本体：找正台框架放置于地面上，转台定子部分通过螺栓固接在找正台框架上，转台转子上固接有零点快换母盘，零点快换子盘通过零点快换母盘内的零点单元与零点快换母盘连接，工件固定在零点快换子盘上的工装夹具上；
测量系统：测量支架与找正台框架固接，激光位移传感器位于测量支架末端，激光位移传感器控制器通过线缆连接激光位移传感器和中央控制单元；可移动支架位于找正台框架上，接触式位移传感器位于可移动支架末端，接触式位移传感器控制器通过线缆连接接触式位移传感器和中央控制单元；RFID读写头支架与找正台框架固接，RFID读写头位于RFID读写头支架上，RFID芯片固定在零点快换子盘上，与RFID读写头保持预设的读写距离，RFID控制器通过线缆连接RFID读写头和中央控制单元；
交互控制系统：转台控制器与中央控制单元相连、激光位移传感器控制器、接触式位移传感器控制器和RFID控制器与中央控制单元相连、找正状态显示器与中央控制单元相连。
优选地，在所述找正台本体中：
找正台本体包括找正台框架、转台、转台控制器、零点快换母盘、零点快换子盘、工装夹具、工件；其中零点快换子盘带RFID芯片；
转台包括转台定子部分和转台转子部分，二者之间通过电机连接；转台定子部分通过螺栓固接在找正台框架上，转台定子部分沿圆周刻有显示角度的分度标记，转台转子部分通过转台驱动电机驱动在找正台框架上转动，转台转子上固接有零点快换母盘，零点快换子盘通过固定在零点快换母盘内的零点单元与零点快换母盘配合，工件通过固定在零点快换子盘上的工装夹具进行装夹定位；转台控制器通过线缆连接转台的驱动电机和角度测量传感器，控制转台运动时的旋转角度、速度、定位并获得转台实际状态；
找正台本体可实现工件的装夹定位以及工件跳动误差测量时的旋转角度控制。
优选地，在所述测量系统中：
测量系统包括零点快换子盘轮廓测量系统、工件轮廓测量系统、RFID读写系统；
零点快换子盘轮廓测量系统包括激光位移传感器、测量支架、激光位移传感器控制器；
通过激光位移传感器控制器控制激光位移传感器的测量启动以及测量数据的传输；根据中央控制单元的指令控制激光位移传感器的启动和关闭，并能将激光位移传感器的测量数据采集并反馈给中央控制单元；
工件轮廓测量系统包括接触式位移传感器、可移动支架、接触式位移传感器控制器；
通过接触式位移传感器控制器控制接触式位移传感器的测量启动以及测量数据的传输；根据中央控制单元的指令控制接触式位移传感器的启动和关闭，将接触式位移传感器的测量数据采集并反馈给中央控制单元。
优选地，在所述测量系统中：
RFID读写系统包括RFID读写头、RFID读写头支架、RFID芯片、RFID控制器；
通过RFID控制器控制RFID读写头的读、写和数据传输，根据中央控制单元的指令控制RFID读写头的开启和关闭，将读取到的信息传递给中央控制单元。
优选地，在所述交互控制系统中：
交互控制系统包括找正平台中央控制单元、转台控制器、激光位移传感器控制器、接触式位移传感器控制器、RFID控制器、找正状态显示器；
交互控制系统实现找正测量、RFID数据读取以及找正平台的旋转控制、找正数据的处理以及零件找正状态的实时显示。
根据本发明提供的一种避免零点快换子母盘安装误差环形件装夹找正方法，采用所述的避免零点快换子母盘安装误差环形件装夹找正系统，执行包括：
步骤S1：在加工设备上测量零点快换子盘圆周轮廓数值和回转中心位置，并将数值记录在零点快换子盘上的RFID芯片中；
步骤S2：在线外找正台上进行工件预定位装夹及工件和零点快换子盘圆周轮廓检测；
步骤S3：对工件和零点快换子盘圆周轮廓测量数据进行处理并计算偏移量；
步骤S4：工件找正调整及再检测。
优选地，在所述步骤S1中：
利用加工设备的机内测量系统或外置跳动检测仪器检测零点快换子盘圆周跳动值，将零点快换子盘转角信号与跳动测量数据进行时间同步处理记为δ0测(ω)，计算各转角处的零点快换子盘半径轮廓值L0测(ω)为：
L0测(ω)＝L0+δ0测(ω)
L0为当前零点快换子盘的理论半径尺寸值；
绘制出零点快换子盘在当前状态下的理论形状{L0(ω)}与实际测量形状{L0测(ω)}，并计算出加工设备回转中心相对实际测量形状的位置，记为{x0,y0}测，将以上数据输入到零点快换子盘的RFID芯片中，针对一个零点快换子盘，该步骤只需进行一次。
优选地，在所述步骤S2中：
将零点快换子盘安放在找正台零点快换母盘上固定；初始时，转台位于零位分度并固定，找正台RFID读写头读取零点快换子盘的RFID芯片存储的信息并传输至找正平台中央控制单元；将工件放置在工装夹具上并压紧初始固定，将接触式位移传感器移动到与工件径向共线的测量位置，输入当前工件理论直径尺寸值至找正平台中央控制单元；
激光位移传感器与零点快换子盘的相对距离为固定的预设距离，在找正平台中央控制单元设置零点快换子盘的理论直径尺寸，启动测量，分别记录零位处激光位移传感器和接触式位移传感器到转台中心的距离；
找正平台中央控制单元通过激光位移传感器控制器和接触式位移传感器控制器控制激光位移传感器和接触式位移传感器启动，并采集激光位移传感器和接触式位移传感器的实时测量数据通过激光位移传感器控制器和接触式位移传感器控制器传输回找正平台中央控制单元；找正平台中央控制单元通过转台电机控制器控制转台带动零件旋转一周，旋转过程中转台电机控制器实时将转角信号传递给找正平台中央控制单元；当旋转一周至末端时，转台控制电机与激光位移传感器和接触式位移传感器停止，完成初始装夹状态下的零件径向尺寸测量和零点快换子盘径向尺寸测量。
优选地，在所述步骤S3中：
找正平台中央控制单元将转台的转角信号与接触式位移传感器测量数据进行时间同步处理记为δ1测(ω)，计算各转角处的工件半径轮廓值L1测(ω)为：
L1测(ω)＝L1+δ1测(ω)
L1为当前工件的理论半径尺寸值；
分别绘制出工件在当前夹持状态下的理论形状{L1(ω)}与实际测量形状{L1测(ω)}；
找正平台中央控制单元将转台的转角信号与激光位移传感器测量数据进行时间同步处理记为δ2测(ω)，计算各转角处的零点快换子盘半径轮廓值L2测(ω)为：
L2测(ω)＝L0+δ2测(ω)
分别绘制出零点快换子盘的理论形状{L0(ω)}与实际测量形状{L2测(ω)}；
找正平台中央控制单元根据实际测量形状{L1测(ω)}和结合最小二乘法计算获得当前状态下的最小二乘圆，其圆心记为{x1,y1}测；找正平台中央控制单元根据实际测量形状{L2测(ω)}和从RFID芯片中读取的数据{L0测(ω)}、{x0,y0}测进行拟合匹配，计算出在实际测量形状{L2测(ω)}下的加工设备回转中心位置{x2,y2}测；获得当前夹持状态下的工件圆心与加工设备回转中心的偏离矢量；根据该矢量得出工件找正调整角度ωδ及位移dδ(ωδ)；找正平台中央控制单元将找正调整角度及位移实时的显示到找正状态显示器上。
优选地，在所述步骤S4中：
根据计算获得的找正调整角度及位移，结合转台定子上的分度标记找到需要调整的位置及方向，调整初始装夹的工件至找正位置并重新装夹固定；重新在找正台上测量并计算工件找正待调整位移dδ(ωδ)，当工件找正待调整位移dδ(ωδ)满足小于工艺要求的找正阀值时即完成找正操作；若工件找正待调整位移dδ(ωδ)大于等于工艺要求的找正阀值时，则重复在找正台上根据工件找正调整角度ωδ及位移dδ(ωδ)进行工件找正位置调整和重新装夹固定，直至满足dδ(ωδ)小于工艺要求的找正阀值。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明在现有人工找正台的基础上，针对零点快换系统线外找正会引入找正台累积误差和子母盘安装误差的问题，通过增加RFID系统、位移传感器和中央控制单元算法的方式，辅助人工直接将工件几何中心与加工设备转台回转中心调整为同轴状态；
2、本发明在提高了找正精度的同时，还降低了制造和安装的难度，如降低了零点定位子母盘的多对多重复定位精度要求、降低了子母盘在线外找正台和设备转台上的安装精度要求，有效降低了制造、装配成本，缩短了安装调试的时间。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为一种可避免零点快换子母盘安装误差影响的环形件装夹找正方法的系统结构图；
图2为一种可避免零点快换子母盘安装误差影响的环形件装夹找正方法的工件找正调整角与位移计算方法；
图中：
1为找正台框架；
2为转台；
3为零点快换母盘；
4为转台控制器；
5为零点快换子盘；
6为工装夹具；
7为工件；
8为激光位移传感器；
9为测量支架；
10为激光位移传感器控制器；
11为RFID读写头；
12为RFID读写头支架；
13为RFID控制器；
14为接触式位移传感器；
15为可移动支架；
16为接触式位移传感器控制器；
17为中央控制单元；
18为找正状态显示器；
19为RFID芯片。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对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，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1：
根据本发明提供的一种避免零点快换子母盘安装误差环形件装夹找正系统，如图1-图2所示，包括：
找正台本体：找正台框架1放置于地面上，转台2定子部分通过螺栓固接在找正台框架1上，转台2转子上固接有零点快换母盘3，零点快换子盘5通过零点快换母盘3内的零点单元与零点快换母盘3连接，工件7固定在零点快换子盘5上的工装夹具6上；
测量系统：测量支架9与找正台框架1固接，激光位移传感器8位于测量支架9末端，激光位移传感器控制器10通过线缆连接激光位移传感器8和中央控制单元17；可移动支架15位于找正台框架1上，接触式位移传感器14位于可移动支架15末端，接触式位移传感器控制器16通过线缆连接接触式位移传感器14和中央控制单元17；RFID读写头支架12与找正台框架1固接，RFID读写头11位于RFID读写头支架12上，RFID芯片19固定在零点快换子盘5上，与RFID读写头11保持预设的读写距离，RFID控制器13通过线缆连接RFID读写头11和中央控制单元17；
交互控制系统：转台控制器4与中央控制单元17相连、激光位移传感器控制器10、接触式位移传感器控制器16和RFID控制器13与中央控制单元17相连、找正状态显示器18与中央控制单元17相连。
具体地，在所述找正台本体中：
找正台本体包括找正台框架1、转台2、转台控制器4、零点快换母盘3、零点快换子盘5、工装夹具6、工件7；其中零点快换子盘5带RFID芯片19；
转台2包括转台2定子部分和转台2转子部分，二者之间通过电机连接；转台2定子部分通过螺栓固接在找正台框架1上，转台2定子部分沿圆周刻有显示角度的分度标记，转台2转子部分通过转台2驱动电机驱动在找正台框架1上转动，转台2转子上固接有零点快换母盘3，零点快换子盘5通过固定在零点快换母盘3内的零点单元与零点快换母盘3配合，工件7通过固定在零点快换子盘5上的工装夹具6进行装夹定位；转台控制器4通过线缆连接转台2的驱动电机和角度测量传感器，控制转台2运动时的旋转角度、速度、定位并获得转台2实际状态；
找正台本体可实现工件7的装夹定位以及工件7跳动误差测量时的旋转角度控制。
具体地，在所述测量系统中：
测量系统包括零点快换子盘5轮廓测量系统、工件7轮廓测量系统、RFID读写系统；
零点快换子盘5轮廓测量系统包括激光位移传感器8、测量支架9、激光位移传感器控制器10；
通过激光位移传感器控制器10控制激光位移传感器8的测量启动以及测量数据的传输；根据中央控制单元17的指令控制激光位移传感器8的启动和关闭，并能将激光位移传感器8的测量数据采集并反馈给中央控制单元17；
工件7轮廓测量系统包括接触式位移传感器14、可移动支架15、接触式位移传感器控制器16；
通过接触式位移传感器控制器16控制接触式位移传感器14的测量启动以及测量数据的传输；根据中央控制单元17的指令控制接触式位移传感器14的启动和关闭，将接触式位移传感器14的测量数据采集并反馈给中央控制单元17。
具体地，在所述测量系统中：
RFID读写系统包括RFID读写头11、RFID读写头支架12、RFID芯片19、RFID控制器13；
通过RFID控制器13控制RFID读写头11的读、写和数据传输，根据中央控制单元17的指令控制RFID读写头11的开启和关闭，将读取到的信息传递给中央控制单元17。
具体地，在所述交互控制系统中：
交互控制系统包括找正平台中央控制单元17、转台控制器4、激光位移传感器控制器10、接触式位移传感器控制器16、RFID控制器13、找正状态显示器18；
交互控制系统实现找正测量、RFID数据读取以及找正平台的旋转控制、找正数据的处理以及零件找正状态的实时显示。
根据本发明的一种避免零点快换子母盘安装误差环形件装夹找正方法，采用所述的避免零点快换子母盘安装误差环形件装夹找正系统，执行包括：
步骤S1：在加工设备上测量零点快换子盘5圆周轮廓数值和回转中心位置，并将数值记录在零点快换子盘5上的RFID芯片19中；
步骤S2：在线外找正台上进行工件7预定位装夹及工件7和零点快换子盘5圆周轮廓检测；
步骤S3：对工件7和零点快换子盘5圆周轮廓测量数据进行处理并计算偏移量；
步骤S4：工件7找正调整及再检测。
具体地，在所述步骤S1中：
利用加工设备的机内测量系统或外置跳动检测仪器检测零点快换子盘5圆周跳动值，将零点快换子盘5转角信号与跳动测量数据进行时间同步处理记为δ0测(ω)，计算各转角处的零点快换子盘5半径轮廓值L0测(ω)为：
L0测(ω)＝L0+δ0测(ω)
L0为当前零点快换子盘5的理论半径尺寸值；
绘制出零点快换子盘5在当前状态下的理论形状{L0(ω)}与实际测量形状{L0测(ω)}，并计算出加工设备回转中心相对实际测量形状的位置，记为{x0,y0}测，将以上数据输入到零点快换子盘5的RFID芯片19中，针对一个零点快换子盘5，该步骤只需进行一次。
具体地，在所述步骤S2中：
将零点快换子盘5安放在找正台零点快换母盘3上固定；初始时，转台2位于零位分度并固定，找正台RFID读写头11读取零点快换子盘5的RFID芯片19存储的信息并传输至找正平台中央控制单元17；将工件7放置在工装夹具6上并压紧初始固定，将接触式位移传感器14移动到与工件7径向共线的测量位置，输入当前工件7理论直径尺寸值至找正平台中央控制单元17；
激光位移传感器8与零点快换子盘5的相对距离为固定的预设距离，在找正平台中央控制单元17设置零点快换子盘5的理论直径尺寸，启动测量，分别记录零位处激光位移传感器8和接触式位移传感器14到转台2中心的距离；
找正平台中央控制单元17通过激光位移传感器控制器10和接触式位移传感器控制器16控制激光位移传感器8和接触式位移传感器14启动，并采集激光位移传感器8和接触式位移传感器14的实时测量数据通过激光位移传感器控制器10和接触式位移传感器控制器16传输回找正平台中央控制单元17；找正平台中央控制单元17通过转台2电机控制器控制转台2带动零件旋转一周，旋转过程中转台2电机控制器实时将转角信号传递给找正平台中央控制单元17；当旋转一周至末端时，转台2控制电机与激光位移传感器8和接触式位移传感器14停止，完成初始装夹状态下的零件径向尺寸测量和零点快换子盘5径向尺寸测量。
具体地，在所述步骤S3中：
找正平台中央控制单元17将转台2的转角信号与接触式位移传感器14测量数据进行时间同步处理记为δ1测(ω)，计算各转角处的工件7半径轮廓值L1测(ω)为：
L1测(ω)＝L1+δ1测(ω)
L1为当前工件7的理论半径尺寸值；
分别绘制出工件7在当前夹持状态下的理论形状{L1(ω)}与实际测量形状{L1测(ω)}；
找正平台中央控制单元17将转台2的转角信号与激光位移传感器8测量数据进行时间同步处理记为δ2测(ω)，计算各转角处的零点快换子盘5半径轮廓值L2测(ω)为：
L2测(ω)＝L0+δ2测(ω)
分别绘制出零点快换子盘5的理论形状{L0(ω)}与实际测量形状{L2测(ω)}；
找正平台中央控制单元17根据实际测量形状{L1测(ω)}和结合最小二乘法计算获得当前状态下的最小二乘圆，其圆心记为{x1,y1}测；找正平台中央控制单元17根据实际测量形状{L2测(ω)}和从RFID芯片19中读取的数据{L0测(ω)}、{x0,y0}测进行拟合匹配，计算出在实际测量形状{L2测(ω)}下的设备回转中心位置{x2,y2}测；获得当前夹持状态下的工件7圆心与加工设备回转中心的偏离矢量；根据该矢量得出工件7找正调整角度ωδ及位移dδ(ωδ)；找正平台中央控制单元17将找正调整角度及位移实时的显示到找正状态显示器18上。
具体地，在所述步骤S4中：
根据计算获得的找正调整角度及位移，结合转台2定子上的分度标记找到需要调整的位置及方向，调整初始装夹的工件7至找正位置并重新装夹固定；重新在找正台上测量并计算工件7找正待调整位移dδ(ωδ)，当工件7找正待调整位移dδ(ωδ)满足小于工艺要求的找正阀值时即完成找正操作；若工件7找正待调整位移dδ(ωδ)大于等于工艺要求的找正阀值时，则重复在找正台上根据工件7找正调整角度ωδ及位移dδ(ωδ)进行工件7找正位置调整和重新装夹固定，直至满足dδ(ωδ)小于工艺要求的找正阀值。
实施例2：
实施例2为实施例1的优选例，以更为具体地对本发明进行说明。
针对航发机匣薄壁件自动生产线零点快换系统的高精度找正需求，提出一种可消除找正台和加工设备台面上零点快换子母盘对转台回转中心安装误差(同轴度)的找正方法。通过在线外找正平台将零件的理论几何中心直接调整至与设备转台的回转中心同轴的方式，避免了找正台累积误差和子母盘在设备台面上的安装误差的影响。
本发明涉及使用零点快换夹具和RFID芯片技术的薄壁回转零件的找正方法，特别指可避免找正台和设备台面上零点快换子母盘安装误差影响的环形件装夹找正方法，即单子盘对多母盘的累积误差、找正台母盘与转台回转中心的安装误差、设备上母盘与转台回转中心的安装误差。
该方法采用RFID芯片记录加工设备转台回转中心相对于子盘圆周轮廓的位置数据，包括零点快换子盘的圆周轮廓数据、设备转台回转中心位置数据。
在线外找正台上配置一套自动分度转台与两个测量头联动，一个测头进行装夹工件的外/内圆转动尺寸检测，另一个测头进行零点快换子盘的外/内圆转动尺寸检测。配置一个RFID读写头读取零点快换子盘上RFID存储信息。通过工件径向检测尺寸的拟合获得当前夹持状态下工件的圆心位置，通过零点快换子盘径向检测尺寸和RFID数据匹配计算得到加工设备转台回转中心的位置。计算得到二者的偏离矢量。将二者实际相对的偏移角度和位移通过可视化的界面显示给操作人员。操作人员根据该数据将工件理论几何圆心和加工设备回转中心调整到同轴。如此避免了子盘与线外找正台母盘的同轴度误差、母盘与找正台回转中心的同轴度安装误差、母盘与设备回转中心的同轴度安装误差。有效降低多子母盘的制造一致性要求，降低了子母盘在转台上的安装要求，从而降低了制造、装配精度要求和成本。
一种适用于航发机匣薄壁回转件的可消除零点快换多母盘对多子盘误差的找正方法，包括找正台本体、测量系统、交互控制系统组成。
找正台本体包括找正台框架、转台、转台控制器、零点快换母盘、零点快换子盘(带RFID芯片)、工装夹具、工件。找正台框架放置于地面上，转台定子部分通过螺栓固接在找正台框架上，转台定子部分沿圆周刻有显示角度的分度标记，转台转子部分通过转台驱动电机驱动，可以在找正台框架上转动，转台转子上固接有零点快换母盘，零点快换子盘通过固定在零点快换母盘内的零点单元与零点快换母盘配合，工件通过固定在零点快换子盘上的工装夹具进行装夹定位，找正台本体可实现工件的装夹定位以及工件跳动误差测量时的旋转角度控制；
转台转子部分是指可以旋转的部分，定子部分固定在找正台框架上，无法运动。转子部分通过电机驱动可以做旋转运动。
转台控制器通过线缆连接转台的驱动电机和角度测量传感器。一方面控制转台运动时的旋转角度、速度、定位，另一方面获得转台实际状态(旋转角度、速度等)。
测量系统包括子盘轮廓测量系统、工件轮廓测量系统、RFID读写系统。子盘轮廓测量系统包括激光位移传感器、测量支架、激光位移传感器控制器。测量支架与找正台框架固接，激光位移传感器位于测量支架末端，通过传感器控制器控制传感器的测量启动以及测量数据的传输；工件轮廓测量系统包括接触式位移传感器、可移动支架、接触式位移传感器控制器，可移动支架置于找正台框架上，接触式位移传感器位于可移动支架末端，通过传感器控制器控制传感器的测量启动以及测量数据的传输；RFID读写系统包括RFID读写头、RFID读写头支架、RFID芯片、RFID控制器。RFID读写头支架与找正台框架固接，RFID读写头位于RFID读写头支架上，通过RFID控制器控制读写头的读/写和数据传输，RFID芯片固定在零点快换子盘上，与RFID读写头保持合适的读写距离。
激光位移传感器控制器通过线缆连接激光位移传感器和中央控制单元，可以根据中央控制单元的指令控制激光位移传感器的启动和关闭，并能将激光位移传感器的测量数据采集到，再反馈给中央控制单元。
接触式位移传感器控制器通过线缆连接接触式位移传感器和中央控制单元，可以根据中央控制单元的指令控制接触式位移传感器的启动和关闭，并能将接触式位移传感器的测量数据采集到，再反馈给中央控制单元。
RFID控制器通过线缆连接RFID读写头和中央控制单元，可以根据中央控制单元的指令控制RFID读写头的开启和关闭，并将读取到的信息传递给中央控制单元。
交互控制系统包括找正平台中央控制单元、转台控制器、激光位移传感器控制器、接触式位移传感器控制器、RFID控制器、找正状态显示器。转台控制器与找正平台中央控制单元相连、两个位移传感器控制器和RFID控制器与找正平台中央控制单元相连、找正状态显示器与找正平台中央控制单元相连，可实现找正测量、RFID数据读取以及找正平台的旋转控制、找正数据的处理以及零件找正状态的实时显示。
一种用于航发机匣薄壁回转件的辅助智能找正平台智能辅助找正方法包括以下几个步骤：
第一步，在加工设备上测量零点快换子盘圆周轮廓数值和回转中心位置，并将数值记录在零点快换子盘上的RFID芯片中。
利用加工设备的机内测量系统或外置跳动检测仪器检测零点快换子盘圆周跳动值，将零点快换子盘转角信号与跳动测量数据进行时间同步处理记为δ0测(ω)，可计算各转角处的零点快换子盘半径轮廓值为
L0测(ω)＝L0+δ0测(ω)
L0为当前零点快换子盘的理论半径尺寸值。
绘制出零点快换子盘在当前状态下的理论形状{L0(ω)}与实际测量形状{L0测(ω)}，并计算出回转中心相对实际测量形状的位置，记为{x0,y0}测，将以上数据输入到零点快换子盘的RFID芯片中。针对一个零点快换子盘，该步骤只需进行一次即可。
第二步，在线外找正台上进行工件预定位装夹及工件和子盘圆周轮廓检测。
将零点快换子盘安放在找正台母盘上固定；初始时，转台位于零位分度并锁止，找正台RFID读写头读取零点快换子盘的RFID芯片存储的信息并传输至找正平台中央控制单元；将工件放置在工装夹具上并压紧初始固定，将接触式位移传感器测头移动到与工件径向共线的测量位置，输入当前工件理论直径尺寸值至找正平台中央控制单元。激光位移传感器与零点快换子盘的相对距离固定，零点快换子盘的理论直径尺寸提前设置再找正平台中央控制单元。启动测量，分别记录零位处两个测头到转台中心的距离；找正平台中央控制单元一方面通过激光位移传感器控制器和接触式位移传感器控制器控制测量头启动，并采集激光位移传感器和接触式位移传感器的实时测量数据通过测头控制器传输回找正平台中央控制单元；另一方面找正平台中央控制单元通过转台电机控制器控制转台带动零件缓慢旋转一周，旋转过程中转台电机控制器实时将转角信号传递给找正平台中央控制单元；当旋转一周至末端时，转台控制电机与激光位移传感器和接触式位移传感器停止，完成初始装夹状态下的零件径向尺寸测量和子盘径向尺寸测量。
第三步，圆周轮廓测量数据处理及偏移量计算。
当测量结束时，找正平台中央ECU将转台的转角信号与工件轮廓测头的测量数据进行时间同步处理记为δ1测(ω)，可计算各转角处的工件半径轮廓值为
L1测(ω)＝L1+δ1测(ω)
L1为当前工件的理论半径尺寸值.
分别绘制出工件在当前夹持状态下的理论形状{L1(ω)}与实际测量形状{L1测(ω)}；
同时，找正平台中央ECU将转台的转角信号与零点快换子盘轮廓测头的测量数据进行时间同步处理记为δ2测(ω)，可计算各转角处的零点快换子盘半径轮廓值为
L2测(ω)＝L0+δ2测(ω)
分别绘制出零点快换子盘的理论形状{L0(ω)}与实际测量形状{L2测(ω)}；
然后，智能找正平台中央ECU根据实际测量形状{L1测(ω)}和结合最小二乘法计算获得当前状态下的最小二乘圆，其圆心记为{x1,y1}测；智能找正平台中央ECU根据实际测量形状{L2测(ω)}和RFID读取数据{L0测(ω)}、{x0,y0}测进行拟合匹配，计算出在实际测量形状{L2测(ω)}下的加工设备回转中心位置{x2,y2}测；即可获得当前夹持状态下的工件圆心与加工设备回转中心的偏离矢量；根据该矢量得出工件找正调整角度ωδ及位移dδ(ωδ)；智能找正平台中央ECU将找正调整角度及位移实时的显示到找正状态显示器上，直观的呈现给找正操作人员。
第四步，工件找正调整及再检测。
操作人员通过计算获得的找正调整角度及位移，结合转台定子上的分度标记找到需要调整的位置及方向，轻微的调整初始装夹的工件至找正位置并重新装夹拧紧；重新启动第二步的检测和第三步的计算，获得调整后的装夹状态，当计算获得工件找正待调整位移dδ(ωδ)满足小于工艺要求的找正阀值时即完成找正操作；若不满足，则重复第四步的找正操作，直至满足dδ(ωδ)小于工艺要求的找正阀值。
本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统、装置及其各个模块以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统、装置及其各个模块以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同程序。所以，本发明提供的系统、装置及其各个模块可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种程序的模块也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的模块视为既可以是实现方法的软件程序又可以是硬件部件内的结构。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (10)
1.一种避免零点快换子母盘安装误差环形件装夹找正系统，其特征在于，包括：
找正台本体：找正台框架(1)放置于地面上，转台(2)定子部分通过螺栓固接在找正台框架(1)上，转台(2)转子上固接有零点快换母盘(3)，零点快换子盘(5)通过零点快换母盘(3)内的零点单元与零点快换母盘(3)连接，工件(7)固定在零点快换子盘(5)上的工装夹具(6)上；
测量系统：测量支架(9)与找正台框架(1)固接，激光位移传感器(8)位于测量支架(9)末端，激光位移传感器控制器(10)通过线缆连接激光位移传感器(8)和中央控制单元(17)；可移动支架(15)位于找正台框架(1)上，接触式位移传感器(14)位于可移动支架(15)末端，接触式位移传感器控制器(16)通过线缆连接接触式位移传感器(14)和中央控制单元(17)；RFID读写头支架(12)与找正台框架(1)固接，RFID读写头(11)位于RFID读写头支架(12)上，RFID芯片(19)固定在零点快换子盘(5)上，与RFID读写头(11)保持预设的读写距离，RFID控制器(13)通过线缆连接RFID读写头(11)和中央控制单元(17)；
交互控制系统：转台控制器(4)与中央控制单元(17)相连、激光位移传感器控制器(10)、接触式位移传感器控制器(16)和RFID控制器(13)与中央控制单元(17)相连、找正状态显示器(18)与中央控制单元(17)相连。
2.根据权利要求1所述的避免零点快换子母盘安装误差环形件装夹找正系统，其特征在于，在所述找正台本体中：
找正台本体包括找正台框架(1)、转台(2)、转台控制器(4)、零点快换母盘(3)、零点快换子盘(5)、工装夹具(6)、工件(7)；其中零点快换子盘(5)带RFID芯片(19)；
转台(2)包括转台(2)定子部分和转台(2)转子部分，二者之间通过电机连接；转台(2)定子部分通过螺栓固接在找正台框架(1)上，转台(2)定子部分沿圆周刻有显示角度的分度标记，转台(2)转子部分通过转台(2)驱动电机驱动在找正台框架(1)上转动，转台(2)转子上固接有零点快换母盘(3)，零点快换子盘(5)通过固定在零点快换母盘(3)内的零点单元与零点快换母盘(3)配合，工件(7)通过固定在零点快换子盘(5)上的工装夹具(6)进行装夹定位；转台控制器(4)通过线缆连接转台(2)的驱动电机和角度测量传感器，控制转台(2)运动时的旋转角度、速度、定位并获得转台(2)实际状态；
找正台本体可实现工件(7)的装夹定位以及工件(7)跳动误差测量时的旋转角度控制。
3.根据权利要求1所述的避免零点快换子母盘安装误差环形件装夹找正系统，其特征在于，在所述测量系统中：
测量系统包括零点快换子盘(5)轮廓测量系统、工件(7)轮廓测量系统、RFID读写系统；
零点快换子盘(5)轮廓测量系统包括激光位移传感器(8)、测量支架(9)、激光位移传感器控制器(10)；
通过激光位移传感器控制器(10)控制激光位移传感器(8)的测量启动以及测量数据的传输；根据中央控制单元(17)的指令控制激光位移传感器(8)的启动和关闭，并能将激光位移传感器(8)的测量数据采集并反馈给中央控制单元(17)；
工件(7)轮廓测量系统包括接触式位移传感器(14)、可移动支架(15)、接触式位移传感器控制器(16)；
通过接触式位移传感器控制器(16)控制接触式位移传感器(14)的测量启动以及测量数据的传输；根据中央控制单元(17)的指令控制接触式位移传感器(14)的启动和关闭，将接触式位移传感器(14)的测量数据采集并反馈给中央控制单元(17)。
4.根据权利要求1所述的避免零点快换子母盘安装误差环形件装夹找正系统，其特征在于，在所述测量系统中：
RFID读写系统包括RFID读写头(11)、RFID读写头支架(12)、RFID芯片(19)、RFID控制器(13)；
通过RFID控制器(13)控制RFID读写头(11)的读、写和数据传输，根据中央控制单元(17)的指令控制RFID读写头(11)的开启和关闭，将读取到的信息传递给中央控制单元(17)。
5.根据权利要求1所述的避免零点快换子母盘安装误差环形件装夹找正系统，其特征在于，在所述交互控制系统中：
交互控制系统包括找正平台中央控制单元(17)、转台控制器(4)、激光位移传感器控制器(10)、接触式位移传感器控制器(16)、RFID控制器(13)、找正状态显示器(18)；
交互控制系统实现找正测量、RFID数据读取以及找正平台的旋转控制、找正数据的处理以及零件找正状态的实时显示。
6.一种避免零点快换子母盘安装误差环形件装夹找正方法，其特征在于，采用权利要求1所述的避免零点快换子母盘安装误差环形件装夹找正系统，执行包括：
步骤S1：在加工设备上测量零点快换子盘(5)圆周轮廓数值和回转中心位置，并将数值记录在零点快换子盘(5)上的RFID芯片(19)中；
步骤S2：在线外找正台上进行工件(7)预定位装夹及工件(7)和零点快换子盘(5)圆周轮廓检测；
步骤S3：对工件(7)和零点快换子盘(5)圆周轮廓测量数据进行处理并计算偏移量；
步骤S4：工件(7)找正调整及再检测。
7.根据权利要求6所述的避免零点快换子母盘安装误差环形件装夹找正方法，其特征在于，在所述步骤S1中：
利用加工设备的机内测量系统或外置跳动检测仪器检测零点快换子盘(5)圆周跳动值，将零点快换子盘(5)转角信号与跳动测量数据进行时间同步处理记为δ0测(ω)，计算各转角处的零点快换子盘(5)半径轮廓值L0测(ω)为：
L0测(ω)＝L0+δ0测(ω)
L0为当前零点快换子盘(5)的理论半径尺寸值；
绘制出零点快换子盘(5)在当前状态下的理论形状{L0(ω)}与实际测量形状{L0测(ω)}，并计算出加工设备回转中心相对实际测量形状的位置，记为{x0,y0}测，将以上数据输入到零点快换子盘(5)的RFID芯片(19)中，针对一个零点快换子盘(5)，该步骤只需进行一次。
8.根据权利要求6所述的避免零点快换子母盘安装误差环形件装夹找正方法，其特征在于，在所述步骤S2中：
将零点快换子盘(5)安放在找正台零点快换母盘(3)上固定；初始时，转台(2)位于零位分度并固定，找正台RFID读写头(11)读取零点快换子盘(5)的RFID芯片(19)存储的信息并传输至找正平台中央控制单元(17)；将工件(7)放置在工装夹具(6)上并压紧初始固定，将接触式位移传感器(14)移动到与工件(7)径向共线的测量位置，输入当前工件(7)理论直径尺寸值至找正平台中央控制单元(17)；
激光位移传感器(8)与零点快换子盘(5)的相对距离为固定的预设距离，在找正平台中央控制单元(17)设置零点快换子盘(5)的理论直径尺寸，启动测量，分别记录零位处激光位移传感器(8)和接触式位移传感器(14)到转台(2)中心的距离；
找正平台中央控制单元(17)通过激光位移传感器控制器(10)和接触式位移传感器控制器(16)控制激光位移传感器(8)和接触式位移传感器(14)启动，并采集激光位移传感器(8)和接触式位移传感器(14)的实时测量数据通过激光位移传感器控制器(10)和接触式位移传感器控制器(16)传输回找正平台中央控制单元(17)；找正平台中央控制单元(17)通过转台(2)电机控制器控制转台(2)带动零件旋转一周，旋转过程中转台(2)电机控制器实时将转角信号传递给找正平台中央控制单元(17)；当旋转一周至末端时，转台(2)控制电机与激光位移传感器(8)和接触式位移传感器(14)停止，完成初始装夹状态下的零件径向尺寸测量和零点快换子盘(5)径向尺寸测量。
9.根据权利要求6所述的避免零点快换子母盘安装误差环形件装夹找正方法，其特征在于，在所述步骤S3中：
找正平台中央控制单元(17)将转台(2)的转角信号与接触式位移传感器(14)测量数据进行时间同步处理记为δ1测(ω)，计算各转角处的工件(7)半径轮廓值L1测(ω)为：
L1测(ω)＝L1+δ1测(ω)
L1为当前工件(7)的理论半径尺寸值；
分别绘制出工件(7)在当前夹持状态下的理论形状{L1(ω)}与实际测量形状{L1测(ω)}；
找正平台中央控制单元(17)将转台(2)的转角信号与激光位移传感器(8)测量数据进行时间同步处理记为δ2测(ω)，计算各转角处的零点快换子盘(5)半径轮廓值L2测(ω)为：
L2测(ω)＝L0+δ2测(ω)
分别绘制出零点快换子盘(5)的理论形状{L0(ω)}与实际测量形状{L2测(ω)}；
找正平台中央控制单元(17)根据实际测量形状{L1测(ω)}和结合最小二乘法计算获得当前状态下的最小二乘圆，其圆心记为{x1,y1}测；找正平台中央控制单元(17)根据实际测量形状{L2测(ω)}和从RFID芯片(19)中读取的数据{L0测(ω)}、{x0,y0}测进行拟合匹配，计算出在实际测量形状{L2测(ω)}下的加工设备回转中心位置{x2,y2}测；获得当前夹持状态下的工件(7)圆心与加工设备回转中心的偏离矢量；根据该矢量得出工件(7)找正调整角度ωδ及位移dδ(ωδ)；找正平台中央控制单元(17)将找正调整角度及位移实时的显示到找正状态显示器(18)上。
10.根据权利要求6所述的避免零点快换子母盘安装误差环形件装夹找正方法，其特征在于，在所述步骤S4中：
根据计算获得的找正调整角度及位移，结合转台(2)定子上的分度标记找到需要调整的位置及方向，调整初始装夹的工件(7)至找正位置并重新装夹固定；重新在找正台上测量并计算工件(7)找正待调整位移dδ(ωδ)，当工件(7)找正待调整位移dδ(ωδ)满足小于工艺要求的找正阀值时即完成找正操作；若工件(7)找正待调整位移dδ(ωδ)大于等于工艺要求的找正阀值时，则重复在找正台上根据工件(7)找正调整角度ωδ及位移dδ(ωδ)进行工件(7)找正位置调整和重新装夹固定，直至满足dδ(ωδ)小于工艺要求的找正阀值。
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| CN116038633A (zh) * | 2022-12-14 | 2023-05-02 | 航天科工空天动力研究院(苏州)有限责任公司 | 一种桁架式生产线用预装预调站 |
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