專利名稱：氣囊拋光頭幾何形態(tài)實(shí)時(shí)檢測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氣囊拋光頭幾何形態(tài)實(shí)時(shí)檢測系統(tǒng)，屬于柔性氣囊拋光精密加工領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
模具是制造業(yè)發(fā)展的重要基礎(chǔ)，在機(jī)械、電子、汽車、輕工、建材和國防等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。拋光是模具制造的重要工序，對(duì)確保模具質(zhì)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采用手工操作，生產(chǎn)效率低，且難以保證穩(wěn)定的拋光質(zhì)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(gè)主要步驟是給被拋光工件進(jìn)行三維建模，然后在拋光前進(jìn)行軌跡規(guī)劃。這些工作都需要人工操作電腦來完成，尤其對(duì)于復(fù)雜曲面的工件建模，將耗費(fèi)較多工時(shí)。而目前對(duì)氣囊拋光工藝的研究主要集中在拋光原理、機(jī)器人自動(dòng)化拋光等方面，對(duì)于實(shí)時(shí)檢測氣囊頭幾何形態(tài)并最終用于在線軌跡規(guī)劃的研究尚沒有初步的研究成果O鑒于在線軌跡規(guī)劃可大大提高氣囊拋光工藝的自動(dòng)化程度和加工效率，設(shè)計(jì)一種氣囊拋光頭幾何形態(tài)實(shí)時(shí)檢測系統(tǒng)對(duì)于進(jìn)一步的在線軌跡規(guī)劃方法的研究有十分重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決目前的柔性氣囊拋光工藝自動(dòng)化程度不高的問題，本發(fā)明提供一種能夠?qū)崟r(shí)檢測氣囊拋光過程中氣囊頭幾何形態(tài)的氣囊拋光頭幾何形態(tài)實(shí)時(shí)檢測系統(tǒng)。本發(fā)明所述的氣囊拋光頭幾何形態(tài)實(shí)時(shí)檢測系統(tǒng)，其特征在于包括拋光柔性氣囊頭、無線位移傳感器、計(jì)算機(jī)，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(fā)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(nèi)表面的拋光柔性氣囊頭內(nèi)部；所述的無線發(fā)射電路安裝在所述的距離傳感裝置內(nèi)；所述的計(jì)算機(jī)內(nèi)安裝的實(shí)時(shí)處理軟件通過計(jì)算機(jī)的硬件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(gè)相互獨(dú)立的電容傳感器，所述的電容傳感器的其中一個(gè)極板粘貼在所述的氣囊內(nèi)表面的金屬薄膜上，另一個(gè)極板是粘結(jié)在所述的傳感器安裝座上；所述的傳感器安裝座開有氣孔，并安裝在所述的拋光柔性氣囊頭的內(nèi)部；所述的無線發(fā)射電路包括若干個(gè)相互獨(dú)立的NE555時(shí)基電路、第一處理器和無線發(fā)射模塊；每個(gè)所述的NE555時(shí)基電路成為一個(gè)自激方波震蕩器，且每個(gè)獨(dú)立的NE555時(shí)基電路對(duì)應(yīng)連接一個(gè)所述的電容傳感器后與所述的第一處理器的信號(hào)輸入端連接；所述的第一處理器的信號(hào)輸出端與所述的無線發(fā)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(hào)輸入端相連；所述的第二處理器的信號(hào)輸出端通過USB通訊模塊與計(jì)算機(jī)連接。所述的NE555時(shí)基電路的個(gè)數(shù)與所述的電容傳感器的個(gè)數(shù)一致。所述的金屬片的個(gè)數(shù)為十六片，且每片所述的金屬片相互獨(dú)立，分別與所述的金屬薄膜共同組成十六個(gè)相互獨(dú)立的電容傳感器。所述的電容傳感器的兩個(gè)極板之間的基準(zhǔn)距離為5 mm。工作時(shí)，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(nèi)部安裝的十六個(gè)電容傳感器組成的距離傳感裝置，當(dāng)氣囊在加工過程中與工件接觸產(chǎn)生變形時(shí)，貼于氣囊內(nèi)部表面的金屬薄膜也會(huì)同時(shí)發(fā)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(fā)射電路中的自激方波振蕩電路將電容大小的改變轉(zhuǎn)換成振蕩頻率的變化，再經(jīng)過第一處理器對(duì)該頻率信號(hào)進(jìn)行一定時(shí)間的采樣，得到頻率大小后，通過無線發(fā) 射模塊發(fā)射出去；在加工過程中，十六個(gè)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(huì)對(duì)十六個(gè)頻率依次采樣和發(fā)送；無線接收電路接收到頻率數(shù)據(jù)后，依次將各個(gè)位置的頻率進(jìn)行計(jì)算，得到各個(gè)位置電容傳感器極板的絕對(duì)距離，減去未加工時(shí)測量得到的極板絕對(duì)距離，即得到氣囊內(nèi)表面各個(gè)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，可用線框模型顯示于計(jì)算機(jī)屏幕上，并為在線軌跡規(guī)劃提供可靠數(shù)據(jù)。本發(fā)明的有益效果是傳感器結(jié)構(gòu)簡單、安裝占用空間小；能夠快速反應(yīng)，適應(yīng)高速旋轉(zhuǎn)和變化的氣囊內(nèi)表面變形的檢測；傳感器與氣囊內(nèi)表面無接觸，不對(duì)氣囊的切削力產(chǎn)生影響，因此也不會(huì)影響加工后的表面粗糙度；為進(jìn)一步的在線軌跡規(guī)劃方法的研究奠定基礎(chǔ)。


圖I是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明參照附圖本發(fā)明所述的氣囊拋光頭幾何形態(tài)實(shí)時(shí)檢測系統(tǒng)，包括帶有氣囊的拋光柔性氣囊頭I、無線位移傳感器2、計(jì)算機(jī)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(fā)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(nèi)表面的拋光柔性氣囊頭I內(nèi)部；所述的無線發(fā)射電路22安裝在所述的距離傳感裝置21內(nèi)；所述的計(jì)算機(jī)3內(nèi)安裝的實(shí)時(shí)處理軟件通過計(jì)算機(jī)3的硬件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(gè)相互獨(dú)立的電容傳感器211，所述的電容傳感器的其中一個(gè)極板粘貼在所述的氣囊內(nèi)表面的金屬薄膜2111上，另一個(gè)極板粘結(jié)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，并安裝在所述的拋光柔性氣囊頭I的內(nèi)部；所述的無線發(fā)射電路22包括若干個(gè)相互獨(dú)立的NE555時(shí)基電路、第一處理器和無線發(fā)射模塊；每個(gè)所述的NE555時(shí)基電路成為一個(gè)自激方波震蕩器，且每個(gè)獨(dú)立的NE555時(shí)基電路對(duì)應(yīng)連接一個(gè)所述的電容傳感器后與所述的第一處理器的信號(hào)輸入端連接；所述的第一處理器的信號(hào)輸出端與所述的無線發(fā)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(hào)輸入端相連；所述的第二處理器的信號(hào)輸出端通過USB通訊模塊與計(jì)算機(jī)連接。所述的NE555時(shí)基電路的個(gè)數(shù)與所述的電容傳感器的個(gè)數(shù)一致。所述的電容傳感器211的粘貼在氣囊11內(nèi)表面的極板為金屬薄膜2111。所述的電容傳感器211的粘結(jié)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(gè)數(shù)為十六片，且每片所述的金屬片2112相互獨(dú)立，分別與所述的金屬薄膜2111組成十六個(gè)相互獨(dú)立的電容傳感器211。 所述的電容傳感器211的兩個(gè)極板之間的基準(zhǔn)距離為5 mm。工作時(shí)，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(nèi)部安裝的十六個(gè)電容傳感器211組成的距離傳感裝置21 ;當(dāng)氣囊11在加工過程中與工件4接觸產(chǎn)生變形時(shí)，貼于氣囊4內(nèi)部表面的金屬薄膜2111也會(huì)同時(shí)發(fā)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(fā)射電路22中的自激方波振蕩電路將電容大小的改變轉(zhuǎn)換成振蕩頻率的變化，再經(jīng)過第一處理器對(duì)該頻率信號(hào)進(jìn)行一定時(shí)間的采樣，得到頻率大小后，通過無線發(fā)射模塊發(fā)射出去；在加工過程中，十六個(gè)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(huì)對(duì)十六個(gè)頻率依次采樣和發(fā)送；無線接收電路23接收到頻率數(shù)據(jù)后，依次將各個(gè)位置的頻率進(jìn)行計(jì)算，得到各個(gè)位置電容傳感器211極板的絕對(duì)距離，減去未加工時(shí)測量得到的極板絕對(duì)距離，即得到氣囊11內(nèi)表面各個(gè)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，可用線框模型顯示于計(jì)算機(jī)3屏幕上，并為在線軌跡規(guī)劃提供可靠數(shù)據(jù)。本說明書實(shí)施例所述的內(nèi)容僅僅是對(duì)發(fā)明構(gòu)思的實(shí)現(xiàn)形式的列舉，本發(fā)明的保護(hù)范圍的不應(yīng)當(dāng)被視為僅限于實(shí)施例所陳述的具體形式，本發(fā)明的保護(hù)范圍也及于本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思所能夠想到的等同技術(shù)手段。
權(quán)利要求
1.氣囊拋光頭幾何形態(tài)實(shí)時(shí)檢測系統(tǒng)，其特征在于包括拋光柔性氣囊頭、無限位移傳感器、計(jì)算機(jī)，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(fā)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(nèi)表面的拋光柔性氣囊頭內(nèi)部；所述的無線發(fā)射電路安裝在所述的距離傳感裝置內(nèi)；所述的計(jì)算機(jī)內(nèi)安裝的實(shí)時(shí)處理軟件通過計(jì)算機(jī)的硬件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(gè)相互獨(dú)立的電容傳感器，所述的電容傳感器的其中一個(gè)極板粘貼在所述的氣囊內(nèi)表面的金屬薄膜上，另一個(gè)極板是粘結(jié)在所述的傳感器安裝座上；所述的傳感器安裝座開有氣孔，并安裝在所述的拋光柔性氣囊頭的內(nèi)部; 所述的無線發(fā)射電路包括若干個(gè)相互獨(dú)立的NE555時(shí)基電路、第一處理器和無線發(fā)射模塊；每個(gè)所述的NE555時(shí)基電路成為一個(gè)自激方波震蕩器，且每個(gè)獨(dú)立的NE555時(shí)基電路對(duì)應(yīng)連接一個(gè)所述的電容傳感器后與所述的第一處理器的信號(hào)輸入端連接；所述的第一處理器的信號(hào)輸出端與所述的無線發(fā)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(hào)輸入端相連；所述的第二處理器的信號(hào)輸出端通過USB通訊模塊與計(jì)算機(jī)連接。
2.如權(quán)利要求I所述的氣囊拋光頭幾何形態(tài)實(shí)時(shí)檢測系統(tǒng)，其特征在于所述的NE555時(shí)基電路的個(gè)數(shù)與所述的電容傳感器的個(gè)數(shù)一致。
3.如權(quán)利要求2所述的氣囊拋光頭幾何形態(tài)實(shí)時(shí)檢測系統(tǒng)，其特征在于所述的金屬片的個(gè)數(shù)為十六片，且每片所述的金屬片相互獨(dú)立，分別與所述的金屬薄膜組成十六個(gè)相互獨(dú)立的電容傳感器。
4.如權(quán)利要求3所述的氣囊拋光頭幾何形態(tài)實(shí)時(shí)檢測系統(tǒng)，其特征在于所述的電容傳感器的兩個(gè)極板之間的基準(zhǔn)距離為5 _。
全文摘要
氣囊拋光頭幾何形態(tài)實(shí)時(shí)檢測系統(tǒng)，包括拋光柔性氣囊頭、無線位移傳感器、計(jì)算機(jī)，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(fā)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(nèi)表面的拋光柔性氣囊頭內(nèi)部；所述的無線發(fā)射電路安裝在所述的距離傳感裝置內(nèi)；所述的計(jì)算機(jī)內(nèi)安裝的實(shí)時(shí)處理軟件通過計(jì)算機(jī)的硬件接口與所述的無線接收電路相連。本發(fā)明的有益效果是傳感器結(jié)構(gòu)簡單、安裝占用空間小；能夠快速反應(yīng)，適應(yīng)高速旋轉(zhuǎn)和變化的氣囊內(nèi)表面變形的檢測；傳感器與氣囊內(nèi)表面無接觸，不對(duì)氣囊的切削力產(chǎn)生影響，因此也不會(huì)影響加工后的表面粗糙度；為進(jìn)一步的在線軌跡規(guī)劃方法的研究奠定基礎(chǔ)。
文檔編號(hào)G01B7/28GK102896582SQ20121036392
公開日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2012年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月26日
發(fā)明者計(jì)時(shí)鳴, 張鶴騰, 金明生, 蔡姚杰, 蔣鑫鑫, 厲志安, 李笑 申請(qǐng)人:浙江工業(yè)大學(xué)