CN220196413U - 一种曲面法向制孔定位和测量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种曲面法向制孔定位和测量装置，包括：加工头，所述加工头上转动连接有转动安置环；驱动机构，所述驱动机构设置于加工头上用于驱动转动安置环转动调节；测量机构，所述测量机构包括多个检测支架，多个所述检测支架等距分布于转动安置环外侧，所述检测支架的内部设置有倾斜设置的测距单元。本实用新型，在使用时，根据三个激光传感器调整加工头角度，使得三个传感器测距曲面时长度一致，从而根据计算确定曲面的法向量达到定位目的，然后进行转孔后，将钻刀取出后，激光当前投影出来的等边三角形集中到孔内壁，然后测量截面信息并拟合一个圆柱，对加工完成后的孔进行校准，完成测量工序。
Description
技术领域
本实用新型涉及曲面制孔测量设备技术领域，尤其涉及一种曲面法向制孔定位和测量装置。
背景技术
在飞机装配时，需要在壁板上进行制孔、铆接等操作，目前，新型飞机对装配质量要求越来越高，自动制孔、铆接设备正逐步取代传统手动加工的作业模式。法向测量是自动制孔及铆接的重要环节，法向测量的精度直接影响到制孔及铆接质量，目前，曲面法向测量的基本原理为：测量某点附近区域的多个点(至少是3个，通常是4个)的位置，利用这几个点的坐标拟合平面或曲面，从而得到该点处的法向。通常，通过测量曲面上的点到传感器的距离换算出曲面上各点的位置。因此，常常采用各类位移传感器直接测出各点的位置，也可以采用力传感器测量，间接地推算出各点的位置。
在飞机数字化制孔中，孔位法向向量可以根据数学模型获得，但由于飞机部件的加工误差、装配误差及材料变形等因素，往往导致制孔部位的实际外形和理论外形有一定的偏差，如果仍然按照理论数学模型中的孔位法向进行制孔，将导致制孔质量缺陷，存在改进的空间，故而提出了一种曲面法向制孔定位和测量装置用于解决上述问题。
实用新型内容
本实用新型的目的就是针对目前上述之不足，而提供一种曲面法向制孔定位和测量装置，实现预制孔前定位和制孔完成后对孔进度检测的目的。
为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：一种曲面法向制孔定位和测量装置，包括：
加工头，所述加工头上转动连接有转动安置环；
驱动机构，所述驱动机构设置于加工头上用于驱动转动安置环转动调节；
测量机构，所述测量机构包括多个检测支架，多个所述检测支架等距分布于转动安置环外侧，所述检测支架的内部设置有倾斜设置的测距单元。
进一步的，所述加工头外侧设置有与转动安置环相适配的限位转槽，所述加工头上设置有钻刀。
进一步的，所述加工头、转动安置环和钻刀轴心点位于同一直线上。
进一步的，所述转动安置环的内壁上设置有传动卡齿，所述驱动机构的输出端设置有与传动卡齿相啮合的传动齿轮，所述驱动机构用以驱动转动安置环转动。
进一步的，所述检测支架数量为三组，三组所述检测支架上均开设有用于收纳测距单元的安置槽。
进一步的，所述测距单元为激光传感器，所述测距单元上设置有与安置槽转动连接的转动轴，所述检测支架的外侧设置有用于调节测距单元角度的调向机构。
进一步的，三个所述激光传感器倾斜角度一致，且三组激光传感器发射激光的焦点与加工头轴心线重合。
本实用新型的有益效果体现在：
本实用新型，在使用时，根据三个激光传感器调整加工头角度，使得三个传感器测距曲面时长度一致，从而根据计算确定曲面的法向量达到定位目的，然后进行转孔后，将钻刀取出后，激光当前投影出来的等边三角形集中到孔内壁，然后测量截面信息并拟合一个圆柱，对加工完成后的孔进行校准，完成测量工序，本申请，能够同时实现定位和测量的效果，提高使用效率，节约成本。
附图说明
图1为本实用新型的立体视图；
图2为本实用新型的正面结构剖视图；
图3为本实用新型的图1中A结构放大示意图。
图中：
1、加工头；11、限位转槽；12、钻刀；
2、转动安置环；21、传动卡齿；
3、驱动机构；31、传动齿轮；
4、测量机构；41、检测支架；42、测距单元；43、转动轴；44、调向机构；45、安置槽。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
另外，“多个”指两个以上。
请参阅图1-3，本实用新型公开了一种曲面法向制孔定位和测量装置，包括：
加工头1，加工头1用于对曲面进行钻孔加工，所述加工头1上转动连接有转动安置环2；
驱动机构3，所述驱动机构3设置于加工头1上用于驱动转动安置环2转动调节；
测量机构4，所述测量机构4包括多个检测支架41，多个所述检测支架41等距分布于转动安置环2外侧，所述检测支架41的内部设置有倾斜设置的测距单元42。
上述方案中，优选方案为，所述检测支架41数量为三组，三组所述检测支架41上均开设有用于收纳测距单元42的安置槽45，所述测距单元42为激光传感器，三个所述激光传感器倾斜角度一致，且三组激光传感器发射激光的焦点与加工头1轴心线重合。
通过上述方案的设置，设备使用步骤为：
1、根据三个激光传感器调整加工头角度，使得三个传感器测量曲面时激光长度一致；
2、微调位置，确保测量激光当前投影出来的等边三角形中心位置即为要测量的孔的位置；
3、降低加工头1，使得等边三角形逐渐缩小，通过加工头1上设置的钻刀12进行钻孔工序，加工完成后，加工头1上升，直到激光当前投影出来的等边三角形集中到孔内壁，然后测量这个截面信息；
4、根据测量截面信息，以及线激光跨过孔边沿的跳变参数，以及运动过程中加工头的空间坐标，结合两个截面的参数，拟合一个圆柱；
5、可以旋转测量头可以对测量结果进行验证。
需要补充的是，所述测距单元42上设置有与安置槽45转动连接的转动轴43，所述检测支架41的外侧设置有用于调节测距单元42角度的调向机构44，调向机构44可为自动调节机构或者是手动调节机构，用以调节各个测距单元42的活动角度，用以适配不同的检测场景。
需要补充的是，如图2所示，所述加工头1外侧设置有与转动安置环2相适配的限位转槽11，所述加工头1上设置有钻刀12，上述方案中，加工头1下方居中处设置钻刀12，且三组激光传感器发射激光的焦点位于所述钻刀12的下方。
本实施例中，如图2所示，所述加工头1、转动安置环2和钻刀12轴心点位于同一直线上。
本实施例中，为了实现检测步骤5中可以旋转测量头可以对测量结果进行验证，所述转动安置环2的内壁上设置有传动卡齿21，所述驱动机构3的输出端设置有与传动卡齿21相啮合的传动齿轮31，所述驱动机构3用以驱动转动安置环2转动。
通过上述组件之间的配合，驱动机构3为现有技术中的常用技术手段，故而并未对其进行详细的说明和描述，驱动机构3可为伺服电机，用以精确的调节转动角度。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种曲面法向制孔定位和测量装置，其特征在于，包括：
加工头(1)，所述加工头(1)上转动连接有转动安置环(2)；
驱动机构(3)，所述驱动机构(3)设置于加工头(1)上用于驱动转动安置环(2)转动调节；
测量机构(4)，所述测量机构(4)包括多个检测支架(41)，多个所述检测支架(41)等距分布于转动安置环(2)外侧，所述检测支架(41)的内部设置有倾斜设置的测距单元(42)。
2.根据权利要求1所述一种曲面法向制孔定位和测量装置，其特征在于：所述加工头(1)外侧设置有与转动安置环(2)相适配的限位转槽(11)，所述加工头(1)上设置有钻刀(12)。
3.根据权利要求2所述一种曲面法向制孔定位和测量装置，其特征在于：所述加工头(1)、转动安置环(2)和钻刀(12)轴心点位于同一直线上。
4.根据权利要求1所述一种曲面法向制孔定位和测量装置，其特征在于：所述转动安置环(2)的内壁上设置有传动卡齿(21)，所述驱动机构(3)的输出端设置有与传动卡齿(21)相啮合的传动齿轮(31)，所述驱动机构(3)用以驱动转动安置环(2)转动。
5.根据权利要求1所述一种曲面法向制孔定位和测量装置，其特征在于：所述检测支架(41)数量为三组，三组所述检测支架(41)上均开设有用于收纳测距单元(42)的安置槽(45)。
6.根据权利要求5所述一种曲面法向制孔定位和测量装置，其特征在于：所述测距单元(42)为激光传感器，所述测距单元(42)上设置有与安置槽(45)转动连接的转动轴(43)，所述检测支架(41)的外侧设置有用于调节测距单元(42)角度的调向机构(44)。
7.根据权利要求6所述一种曲面法向制孔定位和测量装置，其特征在于：三个所述激光传感器倾斜角度一致，且三组激光传感器发射激光的焦点与加工头(1)轴心线重合。
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