CN207457810U - 一种自动标定磁流变抛光缎带厚度的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种自动标定磁流变抛光缎带厚度的装置。所述装置的气缸和MCP测头，自动测量工件和标定块相对于抛光轮底部的相对位置；利用磁流变液的导电性进行接触式测量，抛光缎带与置于工件上导电的标定块柔性接触，形成电流回路产生导通信号，计算机获取接触时标定块相对于抛光缎带底部的相对位置，从而实现抛光缎带厚度的自动测量。本实用新型解决了目前人工手动方式对缎带厚度进行测量和标定存在测量精度不高、效率低和较大安全隐患等问题，能够低成本、便捷实现抛光缎带厚度的高精度、高效率、高安全性的自动测量与标定，从而提高磁流变抛光质量和效率。

Description

一种自动标定磁流变抛光缎带厚度的装置

技术领域

本实用新型属于光学元件抛光加工领域，具体涉及一种自动标定磁流变抛光缎带厚度的装置。在磁流变抛光工艺中，采用本实用新型可以实现磁流变抛光缎带厚度的自动测量与标定。

背景技术

磁流变抛光技术一般采用CCOS技术即计算机控制小工具光学表面加工工艺，利用抛光去除函数的高稳定性，实现对光学材料的精确微量确定性去除，能高效率获得数十纳米以下高精度型面、纳米级表面质量且近无亚表面缺陷，很好地满足航天、航空和国防等领域光学元件的加工要求。

在磁流变抛光工艺中，标定磁流变抛光缎带厚度，以确定抛光缎带浸入深度的基准，而抛光缎带浸入深度直接影响抛光去除的分布形态和特性，进而影响抛光质量和效率。目前的磁流变抛光工程实践中，主要依靠人工手动机械式方式对缎带厚度进行测量和标定，对人的经验要求较高，测量精度不高、效率低、且存在的安全隐患大。国内外仅中国科学院长春光学精密机械与物理研究所公开的名称为“一种用于磁流变加工设备中缎带凸起的光学标定方法”（公布号CN 106225714 A）的专利，利用高速激光轮廓扫描仪对抛光轮底部的磁流变液缎带凸起轮廓进行三维扫描，通过数据处理获取缎带凸起轮廓随时间变化的信息，从而实现测量缎带凸起轮廓。该方法需对抛光轮加注磁流变液前后进行对比测量，操作较复杂难以完全实现自动化，且受抛光轮轮廓几何精度影响激光轮廓扫描仪的测量结果，实际测量精度难以保证。

发明内容

为了解决磁流变抛光工艺中对抛光缎带厚度的精确测量与自动化标定问题，提高抛光质量和效率，本实用新型提供了一种自动标定磁流变抛光缎带的装置。

本实用新型通过如下技术方案来实现：

本实用新型的一种自动标定磁流变抛光缎带厚度的装置，其特点是，所述的装置包括气缸、MCP测头、标定块、计算机、5V直流电源、指示灯、继电器、开关电源和信号端子，其连接关系是，所述的标定块放置于工件上，该标定块为可导电、非导磁的等厚金属块，喷嘴中的抛光液作用于抛光轮上形成抛光缎带，抛光缎带与标定块接触时，标定块与抛光轮间电导通，抛光缎带与标定块不接触时，标定块与抛光轮间电不导通。所述的气缸安装固定于抛光轮安装支架上，气缸的活塞杆在控制气体作用下升降，即：气缸的活塞杆底部上升至高于抛光轮底部一定高度，或下降至低于抛光轮底部。所述的MCP测头安装固定于气缸的活塞杆底部，随活塞缸同升降，气缸下降至最低位置时，MCP测头端部距离抛光轮底部为一固定值，MCP测头端部触碰时发送开关信号给计算机，计算机的主控单元中存有控制程序，计算机获取当前各轴的坐标位置，实现对工件及标定块相对于抛光轮底部的位置测量。所述的5V直流电源、指示灯、继电器、标定块、抛光缎带和抛光轮，通过金属导线依次连接形成电流回路，其中，5V直流电源的负极与抛光轮连接，当附着于抛光轮底部的抛光缎带与标定块接触时，电流由5V直流电源的正极，依次流经指示灯、标定块、抛光缎带和抛光轮，电流回路导通。所述的继电器线圈与指示灯并联，继电器的常开触点与开关电源的信号和信号端子串联，电流回路导通时，继电器线圈在电流作用下闭合其常开触点，开关电源的电源信号与信号端子导通，并传递给计算机，计算机获取该信号和当前机床轴的位置。

所述的装置的标定块为等厚金属块，等厚金属块为铝块或铜块。

所述的装置，通过MCP测头测量工件和标定块相对于抛光轮底部的相对位置；通过抛光缎带与标定块的接触与否，控制电流回路的通断，测量抛光缎带与标定块的相对位置，获取抛光缎带浸入深度的基准；并通过两次测量结果计算得到抛光缎带的厚度。

所述的装置，计算机主控单元中的控制程序包括MCP测头测量NC程序、抛光缎带标定NC程序。运行MCP测头测量NC程序，当MCP测头接触工件或标定块触发的开关信号中断当前MCP测头测量NC程序，并记录和存储当前各轴的坐标位置，实现测量工件和标定块相对于抛光轮底部的相对位置。

所述的装置，运行抛光缎带标定NC程序，当抛光缎带与标定块接触瞬间产生的开关信号中断当前抛光缎带标定NC程序，并记录和存储当前各轴的坐标位置，实现抛光缎带与标定块的相对位置。

本实用新型利用磁流变液的导电性，抛光缎带与置于工件上导电的标定块进行柔性接触，形成电流回路产生导通信号，通过计算机获取该信号和机床轴的位置信息，结合MCP测头测量标定块与抛光轮底部的相对位置，从而实现抛光缎带厚度的自动测量。该装置的结构简单、操作便捷、成本低，能够实现抛光缎带厚度的高精度、高效率、高安全性的自动测量与标定。

附图说明

图1是本实用新型的一种自动标定磁流变抛光缎带厚度的装置示意图；

图2是本实用新型的自动测量控制流程图；

图中， 1.抛光轮 2.抛光轮安装支架 3.回收器 4.气缸 5.MCP测头 6.抛光缎带7. 标定块 8.工件 9.喷嘴 10.指示灯 11.5V直流电源 12.继电器 13.开关电源 14.信号端子。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作详细说明。

实施例1

如图1所示，本实用新型是一种自动标定磁流变抛光缎带的装置，包括气缸4、MCP测头5、标定块7、5V直流电源11、指示灯10、继电器12、开关电源13和信号端子14，其连接关系是，所述的标定块7具有导电性，放置于工件1上，喷嘴9中的抛光液作用于抛光轮1上形成抛光缎带6，抛光缎带6与标定块7接触时，标定块7与抛光轮1间电导通，抛光缎带6与标定块7不接触时，标定块7与抛光轮1间电不导通。所述的气缸4安装固定于抛光轮安装支架2上，气缸4的活塞杆在控制气体作用下升降，即：气缸4的活塞杆底部上升至高于抛光轮1的底部一定高度，或下降至低于抛光轮1的底部。所述的MCP测头5安装固定于气缸4的活塞杆底部，随活塞杆同升降，气缸4下降至最低位置时，MCP测头5的端部距离抛光轮1的底部为一固定值，MCP测头5的端部触碰时发送开关信号给计算机，计算机获取当前各轴的坐标位置，实现对工件8和标定块7相对于抛光轮1底部的位置测量。所述的5V直流电源11、指示灯10、继电器12、标定块7、抛光缎带6和抛光轮1，通过金属导线依次连接形成电流回路，其中，5V直流电源11的负极与抛光轮1连接，当附着于抛光轮1底部的抛光缎带6与标定块7接触时，电流由5V直流电源11的正极，依次流经指示灯10、标定块7、抛光缎带6和抛光轮1，电流回路导通。所述的继电器12，其线圈与指示灯10并联，继电器12的常开触点与开关电源13的电源信号和信号端子14串联，电流回路导通时，继电器12的线圈在电流作用下闭合其常开触点，开关电源13的电源信号与信号端子14导通，传递给计算机，计算机获取该信号和当前机床轴的位置。

所述的装置，通过MCP测头5测量工件8和标定块7相对于抛光轮1底部的相对位置；通过控制抛光缎带6与标定块7的接触与否，控制电流回路的通断，测量抛光缎带6与标定块7的相对位置，获取抛光缎带6浸入深度的基准；并通过两次测量结果计算得到抛光缎带6的厚度。

所述的装置，通过机床自动运行MCP测头测量NC程序，当MCP测头5接触工件8或标定块1触发的开关信号中断当前MCP测头测量NC程序，并记录和存储当前各轴的坐标位置，实现测量工件8和标定块7相对于抛光轮1底部的相对位置。

所述的装置，通过机床自动运行抛光缎带标定NC程序，抛光缎带6与标定块7接触瞬间产生的开关信号中断当前抛光缎带标定NC程序，并记录和存储当前各轴的坐标位置，实现抛光缎带6与标定块7的相对位置。

本实用新型的一种自动标定磁流变抛光缎带厚度的装置，其工作过程如图2所示。

步骤100：将标定块7放置于工件8上方并固定，5V直流电源11的负极与抛光轮1连接，机床开始自动标定磁流变抛光缎带厚度；步骤101：判断MCP测头是否已测量标定块，若为否，则进行步骤102，机床调用MCP测头测量NC程序，测量工件和标定块相对于抛光轮底部的相对位置，若为是，则进行步骤202，机床调用抛光缎带标定NC程序，测量抛光缎带与标定块的相对位置；步骤103：机床Z轴抬升至安全位置，避免气缸下降过程与工件或机床其它部件发生干涉碰撞；步骤104：气缸下降至最低位置，此位置与抛光轮底部最低处的相对位置固定；步骤105：机床Z轴向下运动，搜索与标定块的接触位置；步骤106：在机床Z轴向下运动的过程中，机床实时监测MCP测头状态，当MCP测头与标定块接触时触发信号，机床Z轴停止向下运动，进入步骤107，若机床无触发信号，进入步骤120；步骤120：判断机床Z向运动是否在安全运动范围内，若是，则进入步骤105，继续向下运动，若不是，则进入步骤121：报警、并退出测量过程；步骤107：回退抬升Z轴0.2mm；步骤108：以20mm/min~50mm/min的低速下降Z轴；步骤109：判断Z轴低速下降过程中是否触发MCP测头信号，若否，则进入步骤108，继续低速下降Z轴，若是，则进入步骤110：记录当前坐标轴位置，并重新设定机床Z向安全运动范围；步骤111：根据前序步骤的测量结果，以及气缸在最低位置处MCP测头与抛光轮底部最低处的相对位置，计算抛光轮底部相对于标定块的位置；步骤202：机床调用抛光缎带标定NC程序，测量缎带相对于标定块的位置；步骤203：气缸上升至最高位置，避免机床Z轴向下运动过程中气缸与标定块或机床其它部件发生干涉碰撞；步骤204：机床Z轴快速向下运动至距标定块上方约2mm；步骤205：机床Z轴以20mm/min~50mm/min的低速下降Z轴，自动搜索与标定块的接触位置；步骤206：在机床Z轴向下运动的过程中，机床实时监测MCP测头状态，当MCP测头与标定块接触时触发信号，机床Z轴停止向下运动，进入步骤207，若机床无触发信号，进入步骤220：判断机床Z向运动是否在安全运动范围内，若是，则进入步骤205，继续向下运动，若不是，则进入步骤221：报警、并退出测量过程；步骤207：回退抬升Z轴0.2mm；步骤208：以10mm/min~20mm/min的低速下降Z轴；步骤209：判断Z轴低速下降过程中是否触发MCP测头信号，若否，则进入步骤208，继续低速下降Z轴，若是，则进入步骤210：记录当前坐标轴位置，确定抛光缎带浸入深度的基准；步骤211：根据前序步骤的测量结果，以及步骤111计算得到的抛光轮底部相对标定块的位置，计算抛光缎带厚度值，从而完成自动标定磁流变抛光缎带的厚度。

Claims (2)

1.一种自动标定磁流变抛光缎带厚度的装置，其特征在于：所述装置包括气缸（4）、MCP测头（5）、标定块（7）、计算机、5V直流电源（11）、指示灯（10）、继电器（12）、开关电源（13）和信号端子（14），其连接关系是，所述的标定块（7）放置于工件上，标定块（7）与抛光缎带（6）接触时，标定块（7）与抛光轮（1）间电导通，标定块（7）与抛光缎带（6）不接触时，标定块（7）与抛光轮（1）间电不导通；所述的气缸（4）安装固定于抛光轮安装支架（2）上，气缸（4）的活塞杆在控制气体作用下升降；所述的MCP测头（5）安装固定于气缸（4）的活塞杆底部，随活塞杆同升降，气缸（4）下降至最低位置时， MCP测头（5）的端部触碰时发送开关信号给计算机，计算机的主控单元中存有控制程序，计算机获取当前各轴的坐标位置，实现对工件（8）和标定块（7）相对于抛光轮（1）底部的位置测量；所述的5V直流电源（11）、指示灯（10）、继电器（12）、标定块（7）、抛光缎带（6）和抛光轮（1），通过金属导线依次连接形成电流回路，其中，5V直流电源（11）的负极与抛光轮（1）连接，抛光缎带（6）与标定块（7）接触时，电流由5V直流电源（11）的正极，依次流经指示灯（10）、标定块（7）、抛光缎带（6）和抛光轮（1），电流回路导通；所述的继电器（12），其线圈与指示灯（10）并联，继电器（12）的常开触点与开关电源（13）的电源信号和信号端子（14）串联，电流回路导通时，继电器（12）的线圈在电流作用下闭合其常开触点，开关电源（13）的电源信号与信号端子（14）导通，传递给计算机，计算机获取该信号和当前机床轴的位置。

2.根据权利要求1所述的一种自动标定磁流变抛光缎带厚度的装置，其特征在于：计算机主控单元中的控制程序包括MCP测头测量NC程序、抛光缎带标定NC程序。