CN208099510U - 在机激光检测齿轮加工尺寸动补偿装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了在机激光检测齿轮加工尺寸动补偿装置，属于精密测量技术领域。该装置包括激光位移传感器、求和电路、高速电压比较器、参考电平设置模块和AD采集模块，所述激光位移传感器用于对齿轮圆周进行连续扫描测量，激光位移传感器将测距电压信号分别送入到高速电压比较器和求和电路中，高速电压比较器分别与参考电平设置模块、AD采集模块连接，所述求和电路与AD采集模块连接，所述AD采集模块与机床数控系统连接。本实用新型采用精密激光测距技术，作为测距参考点的激光头采用固定方式，避免了机械运动产生的误差，大幅降低制造运动机构产生的成本。降低了对安装环境位置的要求。

Description

在机激光检测齿轮加工尺寸动补偿装置

技术领域

本实用新型属于精密测量技术领域，涉及激光测距技术，用于齿轮机床加工自动补偿技术，具体涉及在机激光检测齿轮加工尺寸动补偿装置。

背景技术

滚齿机床在加工过程中，由于机床主体热变形以及刀具磨损，导致加工的齿轮工件产生分度圆直径变化。

由于检测目标物为齿轮，其形状具有特殊的复杂性，现有技术大都采用接触式位移传感器对工件的微量形位变化进行检测；再由于高分辨率接触式位移传感器检测距离范围较小，根据测试环境具体情况必须附加检测机构运动驱动装置。因测微装置对重复定位精度有极高的要求，导致整个运动机构和检测系统的制造成本高昂，并且还必须具有合适的空间要求。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是提供在机激光检测齿轮加工尺寸动补偿装置。

本实用新型的目的是通过这样的技术方案实现的，在机激光检测齿轮加工尺寸动补偿装置，包括激光位移传感器、求和电路、高速电压比较器、参考电平设置模块和AD采集模块，所述激光位移传感器用于对齿轮圆周进行连续扫描测量，激光位移传感器将测距电压信号分别送入到高速电压比较器和求和电路中，高速电压比较器分别与参考电平设置模块、AD采集模块连接，所述求和电路与AD采集模块连接，所述AD采集模块与机床数控系统连接。

进一步，还包括热变形温度补偿模块，所述热变形温度补偿模块与求和电路连。

进一步，所述求和电路包括运算放大器U2和运算放大器U1，所述运算放大器U2的正向输入端接地，运算放大器U2的反向输入端经电阻R1与运算放大器U1的输出端连接，运算放大器U2的输出端与AD采集模块连接，所述运算放大器U1的正向输入端和反向输入端与电桥的输出端连接，电桥的两输入端之并联铂热电阻；所述运算放大器U2的反向输入端与输出端之间并联电阻RF。

进一步，所述高速电压比较器包括运算放大器U3、运算放大器U4和异或非门U5，所述激光位移传感器的输出端分别与运算放大器U3的反向输入端、运算放大器U2的反向输入端连接，所述运算放大器U3的正向输入端与参考电平设置模块的其中一个输出端连接，运算放大器U3的输出端与异或非门U5的其中一个输入端连接，运算放大器U3的反向输入端与运算放大器U4的反向输入端连接，运算放大器U4的正向输入端与参考电平设置模块的另一个输出端连接，运算放大器U4的输出端与异或非门U5的另一个输入端连接，所述异或非门的输出端与AD采集模块连接；所述参考电增设置模块的两个调节端与AD采集模块连接。

进一步，该补偿装置还包括LED1和LED2，所述LED1的正极分别与运算放大器U3的输出端、AD采集模块连接；所述LED2的正极分别与运算放大器U4的输出端、AD采集模块连接。

由于采用了上述技术方案，本实用新型具有如下的优点：

本实用新型采用精密激光测距技术，作为测距参考点的激光头采用固定方式，避免了机械运动产生的误差，大幅降低制造运动机构产生的成本。降低了对安装环境位置的要求。本实用新型能够自动在加工过程中进行工件特定部位尺寸的监测及加工参数修正调整，以保证加工齿轮零件的分度圆直径波动量在控制精度范围以内。

附图说明

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步的详细描述，其中：

图1为HL-G103微型激光测距仪技术参数；

图2为激光测试系统布局方案；

图3为数据采集处理流程图；

图4为圆周扫描法采集齿槽深度，齿轮旋转的角速度应符合齿槽中心有效宽度对庆于AD模块采集速率相关技术参数要求，图中A、B点为对应参考电压位置设置点；

图5为齿轮采集位置区参考电压位置设置点及比较器输出逻辑图；

图6为圆周扫描采集齿槽深度原理框图；

图7为AD采集触发模式。

具体实施方式

以下将结合附图，对本实用新型的优选实施例进行详细的描述；应当理解，优选实施例仅为了说明本实用新型，而不是为了限制本实用新型的保护范围。

图1为HL-G103微型激光测距仪技术参数；图3为数据采集处理流程图；图7为AD采集触发模式。如图2、6所示，在机激光检测齿轮加工尺寸动补偿装置，包括激光位移传感器、求和电路、高速电压比较器、参考电平设置模块和AD采集模块，所述激光位移传感器用于对齿轮圆周进行连续扫描测量，激光位移传感器将测距电压信号分别送入到高速电压比较器和求和电路中，高速电压比较器分别与参考电平设置模块、AD采集模块连接，所述求和电路与AD采集模块连接，所述AD采集模块与机床数控系统连接。

作为对本实施例的改进，还包括热变形温度补偿模块，所述热变形温度补偿模块与求和电路连。

在本实用新型中，所述求和电路包括运算放大器U2和运算放大器U1，所述运算放大器U2的正向输入端接地，运算放大器U2的反向输入端经电阻R1与运算放大器U1的输出端连接，运算放大器U2的输出端与AD采集模块连接，所述运算放大器U1的正向输入端和反向输入端与电桥的输出端连接，电桥的两输入端之并联铂热电阻；所述运算放大器U2的反向输入端与输出端之间并联电阻RF。

在本实用新型中，所述高速电压比较器包括运算放大器U3、运算放大器U4和异或非门U5，所述激光位移传感器的输出端分别与运算放大器U3的反向输入端、运算放大器U2的反向输入端连接，所述运算放大器U3的正向输入端与参考电平设置模块的其中一个输出端连接，运算放大器U3的输出端与异或非门U5的其中一个输入端连接，运算放大器U3的反向输入端与运算放大器U4的反向输入端连接，运算放大器U4的正向输入端与参考电平设置模块的另一个输出端连接，运算放大器U4的输出端与异或非门U5的另一个输入端连接，所述异或非门的输出端与AD采集模块连接；所述参考电增设置模块的两个调节端与AD采集模块连接。

在本实用新型中，设置两个参考电压A、B，对应于参考电压设置模块的两个输出端，采用A、B两个参考电压，分别与齿轮各部位输出的位置模拟信号电压进行比较，并且用异或逻辑判断齿槽位置的方法，确定数据采集位置点限于被检齿轮的齿槽根部，利于缩小干扰区域，减少数据采集量，降低采集卡内存空间要求。齿轮采集位置区参考电压位置设置点及比较器输出逻辑图如图5所示。在本实施例中，参考电压，为完全符合规范的齿轮经圆周扫描法确定的齿槽深度所对应的电压。

在本实用新型中，该补偿装置还包括LED1和LED2，所述LED1的正极分别与运算放大器U3的输出端、AD采集模块连接；所述LED2的正极分别与运算放大器U4的输出端、AD采集模块连接。

图6中，WRa调整齿顶参考电压；WRb调整齿槽参考电压；AI+、AI-为采集差分输入端；AI GND为模拟地。U1输出对应温度的负电压；U2将测距电压和热变形电压求和后送入AD采集模块；U5将U3、U4输出逻辑异或非后输出齿槽宽度采集方波脉冲。采集数据经USB口传入机床数控系统，数控系统也通过USB口启动AD采集指令。

系统采用采集模块D\A功能输出模拟电压作为比较器参考电压。对图4中A、B两点电压值采用从低到高由AO0和AO1模拟口输出扫描电压，并且分别用U3和U4捕捉A、B两点位置，其位置信号从DI0、DI1返回系统确认A、B两点输出电压值。也可调整图6中WRa和WRb确定A、B点的电压值，通过观察LED1、LED2状态进行确认。

本实用新型将参考电压与激光位移传感器输出的电压进行比较，将比较结果送入到机床数控系统，数控系统根据比较结果对控制参数进行调节，保证加工的精度。

在本实用新型中，取齿槽深度平均值，消除工件径向偏心对检测结果的影响。

在本实用新型中，激光位移传感器位置固定，保证重复定位位置不变。

在本实用新型中，采用温度补偿装置，减小参考基础热变形影响。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (1)

1.在机激光检测齿轮加工尺寸动补偿装置，其特征在于：包括激光位移传感器、求和电路、高速电压比较器、参考电平设置模块和AD采集模块，所述激光位移传感器用于对齿轮圆周进行连续扫描测量，激光位移传感器将测距电压信号分别送入到高速电压比较器和求和电路中，高速电压比较器分别与参考电平设置模块、AD采集模块连接，所述求和电路与AD采集模块连接，所述AD采集模块与机床数控系统连接；

还包括热变形温度补偿模块，所述热变形温度补偿模块与求和电路连；

所述求和电路包括运算放大器U2和运算放大器U1，所述运算放大器U2的正向输入端接地，运算放大器U2的反向输入端经电阻R1与运算放大器U1的输出端连接，运算放大器U2的输出端与AD采集模块连接，所述运算放大器U1的正向输入端和反向输入端与电桥的输出端连接，电桥的两输入端之并联铂热电阻；所述运算放大器U2的反向输入端与输出端之间并联电阻RF；

所述高速电压比较器包括运算放大器U3、运算放大器U4和异或非门U5，所述激光位移传感器的输出端分别与运算放大器U3的反向输入端、运算放大器U2的反向输入端连接，所述运算放大器U3的正向输入端与参考电平设置模块的其中一个输出端连接，运算放大器U3的输出端与异或非门U5的其中一个输入端连接，运算放大器U3的反向输入端与运算放大器U4的反向输入端连接，运算放大器U4的正向输入端与参考电平设置模块的另一个输出端连接，运算放大器U4的输出端与异或非门U5的另一个输入端连接，所述异或非门的输出端与AD采集模块连接；所述参考电增设置模块的两个调节端与AD采集模块连接；

该补偿装置还包括LED1和LED2，所述LED1的正极分别与运算放大器U3的输出端、AD采集模块连接；所述LED2的正极分别与运算放大器U4的输出端、AD采集模块连接。