氣囊拋光頭幾何形態實時檢測系統的製作方法
2023-05-17 23:21:11 1
專利名稱：氣囊拋光頭幾何形態實時檢測系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種氣囊拋光頭幾何形態實時檢測系統，屬於柔性氣囊拋光精密加工領域。
背景技術：
模具是製造業發展的重要基礎，在機械、電子、汽車、輕工、建材和國防等領域具有廣泛的應用前景。拋光是模具製造的重要工序，對確保模具質量和提高其使用壽命有重要作用。模具型腔65%是曲面，其中40%是自由曲面。目前，模具自由曲面拋光主要採用手工操作，生產效率低，且難以保證穩定的拋光質量，而目前氣囊拋光方法能夠很好地解決這一難題。目前氣囊拋光工藝的其中兩個主要步驟是給被拋光工件進行三維建模，然後在拋光前進行軌跡規劃。這些工作都需要人工操作電腦來完成，尤其對於複雜曲面的工件建模，將耗費較多工時。而目前對氣囊拋光工藝的研究主要集中在拋光原理、機器人自動化拋光等方面，對於實時檢測氣囊頭幾何形態並最終用於在線軌跡規劃的研究尚沒有初步的研究成果O鑑於在線軌跡規劃可大大提高氣囊拋光工藝的自動化程度和加工效率，設計一種氣囊拋光頭幾何形態實時檢測系統對於進一步的在線軌跡規劃方法的研究有十分重要的意義。
發明內容
為了解決目前的柔性氣囊拋光工藝自動化程度不高的問題，本發明提供一種能夠實時檢測氣囊拋光過程中氣囊頭幾何形態的氣囊拋光頭幾何形態實時檢測系統。本發明所述的氣囊拋光頭幾何形態實時檢測系統，其特徵在於包括拋光柔性氣囊頭、無線位移傳感器、計算機，所述的無線位移傳感器包括一組分布式的距離傳感裝置、 無線發射電路、無線接收電路；所述的距離傳感裝置安裝在靠近氣囊的內表面的拋光柔性氣囊頭內部；所述的無線發射電路安裝在所述的距離傳感裝置內；所述的計算機內安裝的實時處理軟體通過計算機的硬體接口與所述的無線接收電路相連；所述的距離傳感裝置包括傳感器安裝座和若干個相互獨立的電容傳感器，所述的電容傳感器的其中一個極板粘貼在所述的氣囊內表面的金屬薄膜上，另一個極板是粘結在所述的傳感器安裝座上；所述的傳感器安裝座開有氣孔，並安裝在所述的拋光柔性氣囊頭的內部；所述的無線發射電路包括若干個相互獨立的NE555時基電路、第一處理器和無線發射模塊；每個所述的NE555時基電路成為一個自激方波震蕩器，且每個獨立的NE555時基電路對應連接一個所述的電容傳感器後與所述的第一處理器的信號輸入端連接；所述的第一處理器的信號輸出端與所述的無線發射模塊連接；所述的無線接收電路包括無線接收模塊、第二處理器、USB通訊模塊，所述的無線接收模塊與第二處理器信號輸入端相連；所述的第二處理器的信號輸出端通過USB通訊模塊與計算機連接。所述的NE555時基電路的個數與所述的電容傳感器的個數一致。所述的金屬片的個數為十六片，且每片所述的金屬片相互獨立，分別與所述的金屬薄膜共同組成十六個相互獨立的電容傳感器。所述的電容傳感器的兩個極板之間的基準距離為5 mm。工作時，拋光柔性氣囊頭在拋光工藝中直接與工件接觸，拋光柔性氣囊頭內部安裝的十六個電容傳感器組成的距離傳感裝置，當氣囊在加工過程中與工件接觸產生變形時，貼於氣囊內部表面的金屬薄膜也會同時發生變形，改變電容傳感器兩極板間距，從而改變電容的大小；無線發射電路中的自激方波振蕩電路將電容大小的改變轉換成振蕩頻率的變化，再經過第一處理器對該頻率信號進行一定時間的採樣，得到頻率大小後，通過無線發 射模塊發射出去；在加工過程中，十六個電容傳感器的極板距離可能各不相同，頻率也不相同，因此第一處理器會對十六個頻率依次採樣和發送；無線接收電路接收到頻率數據後，依次將各個位置的頻率進行計算，得到各個位置電容傳感器極板的絕對距離，減去未加工時測量得到的極板絕對距離，即得到氣囊內表面各個位置的變形情況，從而得知與氣囊相接觸的加工面的局部幾何形貌信息，可用線框模型顯示於計算機屏幕上，並為在線軌跡規劃提供可靠數據。本發明的有益效果是傳感器結構簡單、安裝佔用空間小；能夠快速反應，適應高速旋轉和變化的氣囊內表面變形的檢測；傳感器與氣囊內表面無接觸，不對氣囊的切削力產生影響，因此也不會影響加工後的表面粗糙度；為進一步的在線軌跡規劃方法的研究奠定基礎。
圖I是本發明的結構圖。
具體實施例方式下面結合附圖進一步說明本發明參照附圖本發明所述的氣囊拋光頭幾何形態實時檢測系統，包括帶有氣囊的拋光柔性氣囊頭I、無線位移傳感器2、計算機3，所述的無線位移傳感器2包括一組分布式的距離傳感裝置21、無線發射電路22、無線接收電路23 ;所述的距離傳感裝置21安裝在靠近氣囊11的內表面的拋光柔性氣囊頭I內部；所述的無線發射電路22安裝在所述的距離傳感裝置21內；所述的計算機3內安裝的實時處理軟體通過計算機3的硬體接口與所述的無線接收電路23相連；所述的距離傳感裝置21包括傳感器安裝座212和若干個相互獨立的電容傳感器211，所述的電容傳感器的其中一個極板粘貼在所述的氣囊內表面的金屬薄膜2111上，另一個極板粘結在所述的傳感器安裝座上；所述的傳感器安裝座212開有氣孔，並安裝在所述的拋光柔性氣囊頭I的內部；所述的無線發射電路22包括若干個相互獨立的NE555時基電路、第一處理器和無線發射模塊；每個所述的NE555時基電路成為一個自激方波震蕩器，且每個獨立的NE555時基電路對應連接一個所述的電容傳感器後與所述的第一處理器的信號輸入端連接；所述的第一處理器的信號輸出端與所述的無線發射模塊連接；所述的無線接收電路23包括無線接收模塊、第二處理器、USB通訊模塊，所述的無線接收模塊與第二處理器信號輸入端相連；所述的第二處理器的信號輸出端通過USB通訊模塊與計算機連接。所述的NE555時基電路的個數與所述的電容傳感器的個數一致。所述的電容傳感器211的粘貼在氣囊11內表面的極板為金屬薄膜2111。所述的電容傳感器211的粘結在傳感器安裝座212上極板為金屬片2112。所述的金屬片2112的個數為十六片，且每片所述的金屬片2112相互獨立，分別與所述的金屬薄膜2111組成十六個相互獨立的電容傳感器211。 所述的電容傳感器211的兩個極板之間的基準距離為5 mm。工作時，拋光柔性氣囊頭I在拋光工藝中直接與工件4接觸，拋光柔性氣囊頭I內部安裝的十六個電容傳感器211組成的距離傳感裝置21 ;當氣囊11在加工過程中與工件4接觸產生變形時，貼於氣囊4內部表面的金屬薄膜2111也會同時發生變形，改變電容傳感器211兩極板間距，從而改變電容的大小；無線發射電路22中的自激方波振蕩電路將電容大小的改變轉換成振蕩頻率的變化，再經過第一處理器對該頻率信號進行一定時間的採樣，得到頻率大小後，通過無線發射模塊發射出去；在加工過程中，十六個電容傳感器211的極板距離可能各不相同，頻率也不相同，因此第一處理器會對十六個頻率依次採樣和發送；無線接收電路23接收到頻率數據後，依次將各個位置的頻率進行計算，得到各個位置電容傳感器211極板的絕對距離，減去未加工時測量得到的極板絕對距離，即得到氣囊11內表面各個位置的變形情況，從而得知與氣囊11相接觸的加工面的局部幾何形貌信息，可用線框模型顯示於計算機3屏幕上，並為在線軌跡規劃提供可靠數據。本說明書實施例所述的內容僅僅是對發明構思的實現形式的列舉，本發明的保護範圍的不應當被視為僅限於實施例所陳述的具體形式，本發明的保護範圍也及於本領域技術人員根據本發明構思所能夠想到的等同技術手段。
權利要求
1.氣囊拋光頭幾何形態實時檢測系統，其特徵在於包括拋光柔性氣囊頭、無限位移傳感器、計算機，所述的無線位移傳感器包括一組分布式的距離傳感裝置、無線發射電路、無線接收電路；所述的距離傳感裝置安裝在靠近氣囊的內表面的拋光柔性氣囊頭內部；所述的無線發射電路安裝在所述的距離傳感裝置內；所述的計算機內安裝的實時處理軟體通過計算機的硬體接口與所述的無線接收電路相連； 所述的距離傳感裝置包括傳感器安裝座和若干個相互獨立的電容傳感器，所述的電容傳感器的其中一個極板粘貼在所述的氣囊內表面的金屬薄膜上，另一個極板是粘結在所述的傳感器安裝座上；所述的傳感器安裝座開有氣孔，並安裝在所述的拋光柔性氣囊頭的內部; 所述的無線發射電路包括若干個相互獨立的NE555時基電路、第一處理器和無線發射模塊；每個所述的NE555時基電路成為一個自激方波震蕩器，且每個獨立的NE555時基電路對應連接一個所述的電容傳感器後與所述的第一處理器的信號輸入端連接；所述的第一處理器的信號輸出端與所述的無線發射模塊連接； 所述的無線接收電路包括無線接收模塊、第二處理器、USB通訊模塊，所述的無線接收模塊與第二處理器信號輸入端相連；所述的第二處理器的信號輸出端通過USB通訊模塊與計算機連接。
2.如權利要求I所述的氣囊拋光頭幾何形態實時檢測系統，其特徵在於所述的NE555時基電路的個數與所述的電容傳感器的個數一致。
3.如權利要求2所述的氣囊拋光頭幾何形態實時檢測系統，其特徵在於所述的金屬片的個數為十六片，且每片所述的金屬片相互獨立，分別與所述的金屬薄膜組成十六個相互獨立的電容傳感器。
4.如權利要求3所述的氣囊拋光頭幾何形態實時檢測系統，其特徵在於所述的電容傳感器的兩個極板之間的基準距離為5 _。
全文摘要
氣囊拋光頭幾何形態實時檢測系統，包括拋光柔性氣囊頭、無線位移傳感器、計算機，所述的無線位移傳感器包括一組分布式的距離傳感裝置、無線發射電路、無線接收電路；所述的距離傳感裝置安裝在靠近氣囊的內表面的拋光柔性氣囊頭內部；所述的無線發射電路安裝在所述的距離傳感裝置內；所述的計算機內安裝的實時處理軟體通過計算機的硬體接口與所述的無線接收電路相連。本發明的有益效果是傳感器結構簡單、安裝佔用空間小；能夠快速反應，適應高速旋轉和變化的氣囊內表面變形的檢測；傳感器與氣囊內表面無接觸，不對氣囊的切削力產生影響，因此也不會影響加工後的表面粗糙度；為進一步的在線軌跡規劃方法的研究奠定基礎。
文檔編號G01B7/28GK102896582SQ20121036392
公開日2013年1月30日 申請日期2012年9月26日 優先權日2012年9月26日
發明者計時鳴, 張鶴騰, 金明生, 蔡姚傑, 蔣鑫鑫, 厲志安, 李笑 申請人:浙江工業大學