專利名稱：一種表面粗糙度測量裝置及其測量工作臺的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種表面粗糙度測量裝置。
背景技術：
表面粗糙度對零件的裝配性、密封性、疲勞、磨損、腐蝕、噪聲等均有較大影響，它是評定表面質量的重要內容之一，因此，對工件表面粗糙度進行客觀、科學的檢測和評定，早已成為加工領域中的一個重要課題。目前，國內外粗糙度的檢測大部分還是采用接觸式觸針輪廓儀，接觸式測量儀缺點是
(I)金剛石測量頭的硬度一般很高，這樣測量頭不易很快磨損，但其測量工件表面時容 易劃傷工件，所以不適宜測量高質量和軟質材料表面。(2)為滿足測量頭頭部的耐磨性和剛度要求，測量頭不能做的過于細小和尖銳，如果測量頭部曲率半徑大于被測表面微觀凹坑的半徑，那么將使得該處測量數據產生偏差，測量形貌與實際形貌不符，從而影響測量精度。(3)測量微觀表面輪廓時，為了保證掃描路徑方向上的精度和橫向分辨率，進給步距很小，所以測量速度不高。接觸式測量儀的測量工作臺主要是上下滾珠絲杠和直線導軌實現，因為滑塊與導軌間的摩擦，使得測量工作臺具有以下缺點
(I)滑塊與導軌間的摩擦使得測量工作臺響應速度慢，移動速度低。(2)滑塊與導軌間的摩擦使得測量工作臺精度降低，不能滿足高精密測量的需求。

發明內容
本發明的目的在于提供一種表面粗糙度測量裝置，以解決現有技術中的測量裝置的測量工作臺響應速度慢、移動速度低且控制精度低的問題，同時還提供一種測量工作臺。為了解決上述問題，本發明的一種表面粗糙度測量裝置，包括測量機構和用于驅動工件移動的測量工作臺，所述測量工作臺包括上下兩層臺架，每層所述臺架均包括直線導向移動副，所述直線導向移動副包括定導軌和與所述定導軌導向配合的氣浮導軌，所述氣浮導軌由上氣浮塊、與所述上氣浮塊底部兩側密封固連的兩個側氣浮塊以及分別與所述兩個側氣浮塊底部密封固連并相向延伸的底氣浮塊構成，所述氣浮導軌的內表面由各所述氣浮塊的出氣面構成，所述出氣面與所述定導軌正對的位置上設有出氣孔，各氣浮塊的出氣孔在所述氣浮導軌內部通過氣體通道相互連通并共用一個進氣孔。所述上層臺架具有一套所述直線導向移動副，所述下層臺架具有平行設置的兩套直線導向移動副，所述下層臺架還包括一個架設在該下層臺架的兩所述氣浮導軌上的支撐平臺，所述上層臺架固設在該支撐平臺上并和該下層臺架一起構成“工”字型結構。每層臺架上均設有一個驅動氣浮導軌沿對應定導軌運動的直線電機。所述支撐板與所述下層臺架的兩氣浮導軌之間均設有橫截面為Z形支撐板，該支撐板的縱向兩端均固設有防止所述支撐平臺縱向竄動的擋位結構。該測量裝置還包括設于所述測量工作臺一側的立柱，所述測量機構為設于所述立柱上的激光測量機構，所述激光測量機構通過進步電機驅動的滾珠絲杠在所述立柱上沿豎直方向上下運動。該激光測量機構包括在所述立柱沿上沿豎直方向上下運動的測量臺、固連在該測量臺上的傳感器支架及固連在該傳感器支架端部的激光傳感器。一種測量工作臺，所述測量工作臺包括上下兩層臺架，每層所述臺架均包括直線導向移動副，所述直線導向移動副包括定導軌和 與所述定導軌導向配合的氣浮導軌，所述氣浮導軌由上氣浮塊、與所述上氣浮塊底部兩側密封固連的兩個側氣浮塊以及分別與所述兩個側氣浮塊底部密封固連并相向延伸的底氣浮塊構成，所述氣浮導軌的內表面由各所述氣浮塊的出氣面構成，所述出氣面與所述定導軌正對的位置上設有出氣孔，各氣浮塊的出氣孔在所述氣浮導軌內部通過氣體通道相互連通并共用一個進氣孔。所述上層臺架具有一套所述直線導向移動副，所述下層臺架具有平行設置的兩套直線導向移動副，所述下層臺架還包括一個架設在該下層臺架的兩所述氣浮導軌上的支撐平臺，所述上層臺架固設在該支撐平臺上并和該下層臺架一起構成“工”字型結構。每層臺架上均設有一個驅動氣浮導軌沿對應定導軌運動的直線電機。所述支撐板與所述下層臺架的兩氣浮導軌之間均設有橫截面為Z形支撐板，該支撐板的縱向兩端均固設有防止所述支撐平臺縱向竄動的擋位結構。本發明構成測量工作臺的導軌為氣浮導軌，這樣氣浮導軌可沿定導軌無摩擦運動解決了現有技術中測量工作臺響應速度慢、移動速度低且控制精度低的問題。更進一步的，氣浮導軌由氣浮塊固定構成，各所述氣浮塊的出氣孔通過氣體通道相互連通并共用一個進氣孔，這樣可以通過一個進氣口對各個氣浮塊統一供氣，減少了各個氣浮塊分別供氣造成的積累誤差。更進一步的，在所述立柱上設置沿豎直方向上下運動的激光測量機構，對工件進行三維全方位測量，從整體上對工件的表面特征進行描述，具有全局性，同時激光測量與傳統的接觸式測量相比，不存在劃傷工件、測量頭部曲率半徑大造成測量偏差以及測量速度低的問題。


圖I是本發明實施例測量裝置的主視 圖2是圖I的左視 圖3是圖I的俯視 圖4是氣浮導軌與定導軌的結構示意圖。
具體實施例方式一種表面粗糙度測量裝置實施例，如圖廣4所示，包括大理石底座12、固設于底座12上表面測量工作臺、固設于底座12上表面并位于維測量工作臺一側中部的大理石立柱2及在立柱上沿豎直方向上下運動的激光測量機構，測量工作臺包括上下兩層臺架，每層所述臺架均包括直線導向移動副，所述上層臺架具有一套所述直線導向移動副，包括一個定導軌13和與對應定導軌13導向配合的氣浮導軌11，氣浮導軌11上設有工件固定臺5，下層臺架具有平行設置的兩套直線導向移動副，包括兩個定導軌8、8’和與對應定導軌8、8’導向配合的兩個氣浮導軌4、4’，下層臺架還包括一個架設在該下層臺架的兩氣浮導軌上的大理石支撐平臺10，上層臺架固設在該支撐平臺10上并和該下層臺架一起構成“工”字型結構，支撐平臺10與兩氣浮導軌之間均設有橫截面為Z形支撐板6、6’，該支撐板6、6’的縱向兩端均固設有防止支撐平臺縱向竄動的擋位結構，該擋位結構為擋位板9，該氣浮導軌均由上氣浮塊16，與上氣浮塊16底部兩側密封固連的兩個側氣浮塊17、18以及分別與兩個側氣浮塊17、18底部密封固連并相向延伸的底氣浮塊19、20構成，所述定導軌橫截面的上部為T形，所述氣浮導軌的內表面由各所述氣浮塊的出氣面構成，所述出氣面與所述定導軌正對的位置上設有出氣孔22，各氣浮塊的出氣孔22在所述氣浮導軌內部通過氣體通道21相互連通并共用一個進氣孔23，在下層臺架的定導軌8’上設有直線電機支板14，直線電機支板14上安裝有直線電機定子15，氣浮導軌4’上安裝拖動板24，拖動板24與直線電機動子25連接；在下層臺架的定導軌13上設有直線電機支板26，直線電機支板26上設有直線電機定子(未畫出)，在氣浮導軌11上色還有托動板27,托動板27上設有直線電機動子(未畫出)，該測量裝置還包括激光測量裝置，激光測量裝置通過步進電機驅動的滾珠絲杠3在 所述立柱2上沿豎直方向上下運動，該激光測量裝置包括在所述立柱2沿上沿豎直方向上下運動的測量臺I、固連在該測量臺I上的傳感器支架7及固連在該傳感器支架7端部的激光傳感器16，所述的激光傳感器為現有技術，在此不做贅述。工作時，將工件固定在上層臺架的氣浮導軌上，然后根據需要在測量工作臺上沿橫向、縱向調整位置，還可以調整激光測量裝置在立柱上沿豎直方向調整位置，從整體上對工件的表面特征進行描述，具有全局性。本發明將測量工作臺中的氣浮導軌為氣浮導軌，這樣氣浮導軌可沿定導軌無摩擦運動解決了現有技術中測量工作臺響應速度慢、移動速度低且控制精度低的問題，氣浮導軌由五個氣浮塊固定構成，各所述氣浮塊的進氣孔及出氣孔通過氣體通道相互連通，這樣可以通過一個進氣口對各個氣浮塊統一供氣，減少了各個氣浮塊分別供氣造成的積累誤差誤差，在立柱上設置沿豎直方向上下運動的激光測量機構，與傳統的接觸式測量裝置相比，不存在劃傷工件、測量頭部曲率半徑大造成測量偏差以及測量速度低的問題。在本發明一種表面粗糙度測量裝置的其他實施例中，與上述實施例不同的是，所述上層臺架由兩套直線導向移動副以及一個架設在兩移動副上的支撐平臺構成，支撐平臺用于支撐固定工件；在本發明一種表面粗糙度測量裝置的其他實施例中，與上述實施例不同的是，所述的擋位結構還可以為擋位塊、擋位臺階，所述直線電機動子、定子還可以根據需要互換的設置位置。本發明結構簡單，測量速度快，具有實時在線測量能力并且使用靈活，用于機器人視覺、實物仿形、自動加工、工業檢測等領域。一種測量工作臺的實施例，如圖廣4所示，測量工作臺包括上下兩層臺架，每層所述臺架均包括直線導向移動副，上層臺架具有一套所述直線導向移動副，包括一個定導軌13和與對應定導軌13導向配合的氣浮導軌11，氣浮導軌11上設有工件固定臺5，下層臺架具有平行設置的兩套直線導向移動副，包括兩個定導軌8、8’和與對應定導軌8、8’導向配合的兩個氣浮導軌4、4’，下層臺架還包括一個架設在該下層臺架的兩氣浮導軌上的大理石支撐平臺10，上層臺架固設在該支撐平臺10上并和該下層臺架一起構成“工”字型結構，支撐平臺10與兩氣浮導軌之間均設有橫截面為Z形支撐板6、6’，該支撐板6、6’的縱向兩端均固設有防止支撐平臺縱向竄動的擋位結構，該擋位結構為擋位板9，該氣浮導軌均由上氣浮塊16，與上氣浮塊16底部兩側密封固連的兩個側氣浮塊17、18以及分別與兩個側氣浮塊17、18底部密封固連并相向延伸的底氣浮塊19、20構成，所述定導軌橫截面的上部為T形，所述氣浮導軌的內表面由各所述氣浮塊的出氣面構成，所述出氣面與所述定導軌正對的位置上設有出氣孔22，各氣浮塊的出氣孔22在所述氣浮導軌內部通過氣體通道21相互連通并共用一個進氣孔23，在下層臺架的定導軌8’上設有直線電機支板14，直線電機支板14上安裝有直線電機定子15，氣浮導軌4’上安 裝拖動板24，拖動板24與直線電機動子25連接；在下層臺架的定導軌13上設有直線電機支板26,直線電機支板26上設有直線電機定子(未畫出)，在氣浮導軌11上色還有托動板27，托動板27上設有直線電機動子(未畫出)。在本發明一種測量工作臺的其他實施例中，與上述實施例不同的是，所述上層臺架由兩套直線導向移動副以及一個架設在兩移動副上的支撐平臺構成，支撐平臺用于支撐固定工件；在本發明的其他實施例中，與上述實施例不同的是，所述的擋位結構還可以為擋位塊、擋位臺階，所述直線電機動子、定子還可以根據需要互換的設置位置。
權利要求
1.一種表面粗糙度測量裝置，包括測量機構和用于驅動工件移動的測量工作臺，其特征在于所述測量工作臺包括上下兩層臺架，每層所述臺架均包括直線導向移動副，所述直線導向移動副包括定導軌和與所述定導軌導向配合的氣浮導軌，所述氣浮導軌由上氣浮塊、與所述上氣浮塊底部兩側密封固連的兩個側氣浮塊以及分別與所述兩個側氣浮塊底部密封固連并相向延伸的底氣浮塊構成，所述氣浮導軌的內表面由各所述氣浮塊的出氣面構成，所述出氣面與所述定導軌正對的位置上設有出氣孔，各氣浮塊的出氣孔在所述氣浮導軌內部通過氣體通道相互連通并共用一個進氣孔。
2.根據權利要求書I所述的一種表面粗糙度測量裝置，其特征在于所述上層臺架具有一套所述直線導向移動副，所述下層臺架具有平行設置的兩套直線導向移動副，所述下層臺架還包括一個架設在該下層臺架的兩所述氣浮導軌上的支撐平臺，所述上層臺架固設在該支撐平臺上并和該下層臺架一起構成“工”字型結構。
3.根據權利要求書I或2所述的一種表面粗糙度測量裝置，其特征在于每層臺架上均設有一個驅動氣浮導軌沿對應定導軌運動的直線電機。
4.根據權利要求書3所述的一種表面粗糙度測量裝置，其特征在于所述支撐板與所述下層臺架的兩氣浮導軌之間均設有橫截面為Z形支撐板，該支撐板的縱向兩端均固設有防止所述支撐平臺縱向竄動的擋位結構。
5.根據權利要求書I或2或4所述的一種表面粗糙度測量裝置，其特征在于該測量裝置還包括設于所述測量工作臺一側的立柱，所述測量機構為設于所述立柱上的激光測量機構，所述激光測量機構通過進步電機驅動的滾珠絲杠在所述立柱上沿豎直方向上下運動。
6.根據權利要求書5所述的一種表面粗糙度測量裝置，其特征在于該激光測量機構包括在所述立柱沿上沿豎直方向上下運動的測量臺、固連在該測量臺上的傳感器支架及固連在該傳感器支架端部的激光傳感器。
7.一種測量工作臺，其特征在于所述測量工作臺包括上下兩層臺架，每層所述臺架均包括直線導向移動副，所述直線導向移動副包括定導軌和與所述定導軌導向配合的氣浮導軌，所述氣浮導軌由上氣浮塊、與所述上氣浮塊底部兩側密封固連的兩個側氣浮塊以及分別與所述兩個側氣浮塊底部密封固連并相向延伸的底氣浮塊構成，所述氣浮導軌的內表面由各所述氣浮塊的出氣面構成，所述出氣面與所述定導軌正對的位置上設有出氣孔，各氣浮塊的出氣孔在所述氣浮導軌內部通過氣體通道相互連通并共用一個進氣孔。
8.根據權利要求書7所述的一種測量工作臺，其特征在于所述上層臺架具有一套所述直線導向移動副，所述下層臺架具有平行設置的兩套直線導向移動副，所述下層臺架還包括一個架設在該下層臺架的兩所述氣浮導軌上的支撐平臺，所述上層臺架固設在該支撐平臺上并和該下層臺架一起構成“工”字型結構。
9.根據權利要求書7或8所述的一種測量工作臺，其特征在于每層臺架上均設有一個驅動氣浮導軌沿對應定導軌運動的直線電機。
10.根據權利要求書9所述的一種測量工作臺，其特征在于所述支撐板與所述下層臺架的兩氣浮導軌之間均設有橫截面為Z形支撐板，該支撐板的縱向兩端均固設有防止所述支撐平臺縱向竄動的擋位結構。
全文摘要
本發明的一種表面粗糙度測量裝置，包括測量機構和測量工作臺，測量工作臺由上下兩層臺架構成，每層臺架均包括直線導向移動副，直線導向移動副包括定導軌和氣浮導軌，氣浮導軌由上氣浮塊、與上氣浮塊底部兩側固連的兩個側氣浮塊以及分別與兩個側氣浮塊底部固連并相向延伸的底氣浮塊構成，氣浮導軌的內表面由各氣浮塊的出氣面構成，出氣面與定導軌正對的位置上設有出氣孔，各氣浮塊的出氣孔在氣浮導軌內部通過氣體通道相互連通并共用一個進氣孔；同時本發明還提供一種測量工作臺。本發明構成測量工作臺的氣浮導軌可沿定導軌無摩擦運動，解決了現有技術中測量工作臺響應速度慢、移動速度低且控制精度低的問題。
文檔編號G01B11/30GK102679916SQ20121000883
公開日2012年9月19日 申請日期2012年1月12日 優先權日2012年1月12日
發明者崔鳳奎, 張豐收, 徐紅玉, 王曉強, 薛進學, 高樂 申請人:河南科技大學