本發(fā)明屬于精密測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種激光自動(dòng)對(duì)齒方法，特別適用于小模數(shù)齒輪裝夾時(shí)齒槽重復(fù)度的自動(dòng)找正。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有齒輪加工機(jī)床的對(duì)齒一般有人工對(duì)齒和自動(dòng)對(duì)齒兩種方式。人工對(duì)齒效率低，而且對(duì)操作工人技術(shù)要求高；自動(dòng)對(duì)齒機(jī)構(gòu)基本都采用圓柱形接近開(kāi)關(guān)作為傳感器對(duì)齒輪的齒頂齒槽位置進(jìn)行檢測(cè)定位。由于受圓柱形接近開(kāi)關(guān)的最小直徑參數(shù)限制，對(duì)于小模數(shù)(兩齒頂間寬度＜4mm)齒輪就會(huì)產(chǎn)生相鄰齒介入的干擾信號(hào)，無(wú)法正確完成對(duì)齒指令操作。同時(shí)，采用微距旁向電感測(cè)頭檢測(cè)的對(duì)齒方案則導(dǎo)致結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高昂而難以推廣普及。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種激光自動(dòng)對(duì)齒方法，能夠解決模數(shù)為1以下齒輪工件的齒槽自動(dòng)快速找正，實(shí)現(xiàn)齒輪機(jī)床零件裝夾加工自動(dòng)化。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種激光自動(dòng)對(duì)齒方法，采取以下步驟：

S1、采用高精度激光位移傳感器進(jìn)行齒輪圓周齒廓連續(xù)掃描測(cè)量，得到對(duì)應(yīng)于距離的模擬電壓值；

S2、采用高速電壓比較器對(duì)所述模擬電壓值進(jìn)行處理獲取齒頂上升沿及后沿的階躍跳變脈沖信號(hào)，得到兩相鄰齒頂上升沿或后沿的脈沖信號(hào)；

S3、將兩相鄰齒頂上升沿或后沿的脈沖信號(hào)與角度編碼器位置對(duì)應(yīng)得到兩相鄰齒頂上升沿或后沿的夾角，取夾角中值作為參考點(diǎn)；

S4、取齒輪一周參考點(diǎn)的平均值作為對(duì)齒絕對(duì)位置；

S5、對(duì)新安裝齒輪采取S1至S4獲取對(duì)齒相對(duì)位置，并將相對(duì)位置偏移到絕對(duì)位置，完成對(duì)齒操作。

進(jìn)一步，所述高精度激光位移傳感器的測(cè)量參數(shù)：分辨率0.1μ；光束直徑φ0.03mm；采樣周期：20цS。

進(jìn)一步，步驟S1中，高精度激光位移傳感器的激光頭發(fā)射窗與齒輪齒頂圓之間的距離為31mm。

進(jìn)一步，步驟S1中，所述模擬電壓值為±5V。

本發(fā)明的有益效果在于：

本發(fā)明將高精度激光位移傳感器、比較器、取中值及平均數(shù)等現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行復(fù)合應(yīng)用，即利用了激光位移傳感器的光束直徑小，測(cè)試距離遠(yuǎn)的優(yōu)勢(shì)；利用了角度編碼器位置可對(duì)相鄰上升沿角度的精確確定的優(yōu)勢(shì)；利用了取中值及平均數(shù)的統(tǒng)計(jì)方法，消除了加工誤差的影響，提高測(cè)量精度，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)小模數(shù)齒輪的快速自動(dòng)找正，亦可同時(shí)滿足大模數(shù)齒輪的快速對(duì)齒找正，提高了齒輪機(jī)床零件裝夾加工的自動(dòng)化水平。

本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征在某種程度上將在隨后的說(shuō)明書(shū)中進(jìn)行闡述，并且在某種程度上，基于對(duì)下文的考察研究對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見(jiàn)的，或者可以從本發(fā)明的實(shí)踐中得到教導(dǎo)。本發(fā)明的目標(biāo)和其他優(yōu)點(diǎn)可以通過(guò)下面的說(shuō)明書(shū)來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。

附圖說(shuō)明

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果更加清楚，本發(fā)明提供如下附圖進(jìn)行說(shuō)明：

圖1為本發(fā)明的高精度激光位移傳感器的技術(shù)參數(shù)示意圖；

圖2為高精度激光位移傳感器的控制面板示意圖；

圖3為激光頭安裝方向示意圖；

圖4為高精度激光位移傳感器的測(cè)量區(qū)域示意圖；

圖5為本發(fā)明的測(cè)試信號(hào)處理流程圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。

本實(shí)施例中的一種激光自動(dòng)對(duì)齒方法，包括以下步驟：

S1、調(diào)整測(cè)試設(shè)備，采用高精度激光位移傳感器進(jìn)行齒輪圓周齒廓連續(xù)掃描測(cè)量，得到對(duì)應(yīng)于距離的模擬電壓值，圖1為該高精度激光位移傳感器的主要測(cè)量參數(shù)：模擬電壓值的范圍為±5V；分辨率0.1μ；光束直徑φ0.03mm；采樣周期：20цS；圖2為高精度激光位移傳感器的控制面板示意圖。

其具體的調(diào)整方法：

1)調(diào)節(jié)高精度激光位移傳感器與齒輪正對(duì)，且使激光頭與齒輪齒頂圓之間的垂直距離

31mm，如圖3所示。

2)旋轉(zhuǎn)齒輪，在激光頭的激光束投射點(diǎn)處于齒輪任一齒的A點(diǎn)位置，如圖3、4所示。

3)調(diào)整基準(zhǔn)電壓，調(diào)節(jié)多圈電位器旋鈕，使其處于LED燈臨界剛亮位置鎖緊。

4)低速轉(zhuǎn)動(dòng)工件齒輪，LED燈同步于齒頂位置閃爍。

5)按以下S2-S5步驟編寫(xiě)對(duì)齒定位控制程序。

S2、采用高速電壓比較器對(duì)所述模擬電壓值進(jìn)行處理獲取齒頂上升沿階躍跳變脈沖信號(hào)，得到兩相鄰齒頂?shù)拿}沖上升沿信號(hào)。某一齒輪厚度截面上，齒槽中的漸開(kāi)線齒廓沿兩側(cè)延伸至齒頂圓相交形成兩個(gè)頂點(diǎn)，當(dāng)齒輪沿某方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，其延伸方向與旋轉(zhuǎn)方向相同的頂點(diǎn)則為上升沿，如圖4中的A、B點(diǎn)即為上升沿。

S3、將兩相鄰齒頂上升沿的脈沖信號(hào)與角度編碼器位置對(duì)應(yīng)得到兩相鄰齒頂上升沿的夾角“α”，取“α”中值位置作為參考點(diǎn)(取中值可以確立齒根中心點(diǎn))。

S4、取齒輪一周參考點(diǎn)的平均值作為對(duì)齒絕對(duì)位置；取一周平均值可以將離散的齒距誤差平均化，使對(duì)齒絕對(duì)位置誤差更小。

S5、對(duì)新安裝齒輪采取S1至S4獲取對(duì)齒相對(duì)位置，并將相對(duì)位置偏移旋轉(zhuǎn)到絕對(duì)位置，完成對(duì)齒操作。

獲取齒頂信號(hào)上升沿階躍跳變脈沖信號(hào)的流程：

如圖4所示，D為測(cè)定中心距；C為齒沿信號(hào)躍變點(diǎn)；G為信號(hào)盲區(qū)，視為無(wú)窮遠(yuǎn)；F為齒根反射區(qū)，由于距離遠(yuǎn)大于測(cè)距中心值，故F的輸出仍然處于高電平；采用高速比較器及高精度可調(diào)基準(zhǔn)電源設(shè)定比較參考電壓，對(duì)高精度激光位移傳感器的輸出電壓信號(hào)進(jìn)行比較，得到齒頂上升沿階躍跳變信號(hào)，將跳變信號(hào)上升沿位置記錄在圓光柵編碼器對(duì)應(yīng)角度位置上，并按前面所述S3、S4方法獲取齒輪原點(diǎn)位置進(jìn)行確認(rèn)。后續(xù)安裝齒輪亦按此方法獲取安裝位置并且與原點(diǎn)位置進(jìn)行比較，對(duì)齒程序執(zhí)行偏移修正，實(shí)現(xiàn)對(duì)齒操作，其信號(hào)流程如圖5所示。

本實(shí)施例將高精度激光位移傳感器、比較器、取中值及平均數(shù)等現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行復(fù)合應(yīng)用，即利用了激光位移傳感器的光束直徑小，測(cè)試距離遠(yuǎn)的優(yōu)勢(shì)；也利用了角度編碼器位置可對(duì)相鄰上升沿角度的精確確定的優(yōu)勢(shì)；還利用了取中值及平均數(shù)的統(tǒng)計(jì)方法，消除了加工誤差的影響，提高測(cè)量精度，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)小模數(shù)(小于1)齒輪的快速自動(dòng)找正，并且同時(shí)滿足大模數(shù)齒輪對(duì)齒找正功能要求，提高了齒輪機(jī)床零件裝夾加工的自動(dòng)化水平。

最后說(shuō)明的是，以上優(yōu)選實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管通過(guò)上述優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對(duì)其作出各種各樣的改變，而不偏離本發(fā)明權(quán)利要求書(shū)所限定的范圍。