專利名稱：平臺臺面的平面度測量裝置及測量方法
平臺臺面的平面度測量裝置及測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種平面度測量領(lǐng)域，尤其是涉及一種機(jī)床平臺臺面的平面度測量裝置及測量方法。
背景技術(shù)：
在PCB行業(yè)中，激光鉆孔機(jī)是利用激光對線路板進(jìn)行鉆孔，基本機(jī)械結(jié)構(gòu)是一個可作XY 二維運(yùn)動的平臺和一個沿Z軸方向運(yùn)動的加工頭，PCB工件吸附在平臺上，通過平臺和加工頭的運(yùn)動來鉆不同位置和大小的孔。平臺臺面安裝在XY 二維運(yùn)動組件上，采用百分表固定在基座上，平臺臺面沿XY方向移動，使得百分表表頭測得整個臺面上的各點的高度變化值，見圖I。在此值變化較大的位置點，Z軸加工頭發(fā)射出的激光束會處于離焦?fàn)顟B(tài)，導(dǎo)致這部分加工出來的孔形質(zhì)量會有不合格，最終廢板。目前該平臺臺面零件使用磨床加工，材質(zhì)為鋁，因其厚度太薄(12MM)，致 使加工完畢后變形嚴(yán)重，少則0. 06-0. 07MM、多則0. 2-0. 3MM。臺面安裝后，其各點測出的高度變化值也因此較大，嚴(yán)重影響了加工孔的質(zhì)量。這個問題，目前只有通過在平臺臺面面板下方墊銅皮的辦法調(diào)整至臺面各點高度一致。在其后機(jī)器使用周期內(nèi)，平臺臺面的精度會進(jìn)一步變差，嚴(yán)重影響機(jī)器的穩(wěn)定性。同樣，很多行業(yè)的各種加工機(jī)床都存在類似的問題，各種加工機(jī)床在出廠前，平臺臺面經(jīng)過修調(diào)，精度都是較好，但在使用過程中可能發(fā)生變化，其中臺面的平面度變化，影響到工件的加工質(zhì)量。對平臺臺面平面度的測量，常采用百分表測量的方法，見圖I。該操作步驟人工固定表頭、移動平臺、逐點讀數(shù)記錄，相當(dāng)繁瑣，容易出錯。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提出一種平臺臺面的平面度測量裝置，該裝置測量平臺臺面的平面度準(zhǔn)確、成本低。本發(fā)明另一個要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種平臺臺面的平面度測量方法，該方法快速、簡單。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)手段包括，提出一種平臺臺面的平面度測量裝置，包括XY 二維運(yùn)動系統(tǒng)、Z軸運(yùn)動系統(tǒng)、Z軸加工頭，其中所述的Z軸加工頭上設(shè)置有一套測量頭，該測量頭包括測量桿、固定座和感應(yīng)器，感應(yīng)器固定于固定座上，測量桿設(shè)置于固定座中并可自由上下移動。本發(fā)明更進(jìn)一步的優(yōu)選方案是所述的Z軸運(yùn)動系統(tǒng)包括伺服電機(jī)、導(dǎo)軌、滑塊和Z軸絲桿，所述的滑塊設(shè)置于導(dǎo)軌上并可沿導(dǎo)軌滑動，所述的Z軸絲桿通過螺母連接Z軸加工頭，伺服電機(jī)設(shè)置于Z軸絲桿的一端。本發(fā)明更進(jìn)一步的優(yōu)選方案是所述測量頭的固定座與Z軸加工頭連接在一起。本發(fā)明更進(jìn)一步的優(yōu)選方案是所述的加工頭設(shè)置于滑塊上。本發(fā)明更進(jìn)一步的優(yōu)選方案是所述的測量裝置還包括一控制系統(tǒng)，伺服電機(jī)包括一編碼器，控制系統(tǒng)可以讀取編碼器的信號。本發(fā)明還提供一種平臺臺面的平面度測量方法，其特征在于包括下列步驟(I) ,XY 二維運(yùn)動平臺移動至第一測量點；(2)、Z軸運(yùn)動系統(tǒng)帶動測量頭向下移動，測量桿接觸平臺臺面后與感應(yīng)器發(fā)生相對運(yùn)動，最終觸發(fā)感應(yīng)器；(3)、控制系統(tǒng)接收到此信號，記錄此時Z軸運(yùn)動系統(tǒng)伺服電機(jī)中編碼器位置信號;(4)、反復(fù)移動XY 二維運(yùn)動平臺系統(tǒng)至其它測量點，重量上述測量過程，記錄下所 有測量點處的Z軸伺服電機(jī)編碼器位置信號；(5)根據(jù)Z軸運(yùn)動系統(tǒng)上的Z軸絲桿導(dǎo)程和上述所有測量點的位置信號，即可算出臺面各點的最大高度差。計算原理如下已知Z軸伺服電機(jī)編碼器總位數(shù)N、絲杠導(dǎo)程d，根據(jù)控制器讀取的測量點2與測量點I的編碼器位置信號差值A(chǔ)n21 = n2-nl,即可計算出兩測量點Z向的高度差A(yù)h21 Zlhn =同理，可以測量出其它點i相對測量點I的高度差hn取前述高度差中最大值hmax = Max{0，Ah21, Ah31, Ah41,......}取前述高度差中最小值hmin = Min{0，Ah21, Ah31, Ah41,......}平臺臺面總體的高度差為Ah = hmax-hmin(6)、由于已知該平臺出廠時經(jīng)過校正，精度良好，因此測出的高度值變化即是由于臺面的變形產(chǎn)生的；根據(jù)的定義，平面度為實際平面相對理想平面的變動量。因此在工程實踐中，該高度差即等于臺面平面度。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的平臺平面的平面度測量裝置及測量方法，更加快速、簡單。

圖I是背景技術(shù)中現(xiàn)有測量裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明實施例的測量裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明實施例的平臺臺面測量點分布示意具體實施方式為了進(jìn)一步說明本發(fā)明的原理和結(jié)構(gòu)，現(xiàn)結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進(jìn)行詳細(xì)說明。如圖2所示，本發(fā)明實施例提出一種平臺臺面的平面度測量裝置，其中包括X Y 二維運(yùn)動平臺系統(tǒng)4、Z軸運(yùn)動系統(tǒng)I和Z軸加工頭2，Z軸加工頭2上設(shè)置有一套測量頭3，該測量頭3包括測量桿31、固定座32和感應(yīng)器33，感應(yīng)器33固定于固定座32上，測量桿31設(shè)置于固定座32中并可自由上下移動。在操作過程中，測量頭3的固定座32與Z軸加工頭2連接在一起，當(dāng)測量頭3向下移動時，測量桿碰到平臺臺面后，感應(yīng)器33與測量桿31相對移動，移動到一定程度可使測量桿31觸發(fā)感器33，即可得到此時編碼器的位置信號。如圖2所示，本發(fā)明實施例所述的Z軸運(yùn)動系統(tǒng)I包括伺服電機(jī)11、導(dǎo)軌12、滑塊13和Z軸絲桿14，所述的滑塊13設(shè)置于導(dǎo)軌12上并可沿導(dǎo)軌12滑動，所述的Z軸絲桿14通過螺母15與Z軸加工頭2連接，伺服電機(jī)11設(shè)置于Z軸絲桿14的一端。所述的Z軸加工頭2設(shè)置于滑塊13上，Z軸加工頭2在加工過程中，可以通過滑塊在導(dǎo)軌13上移動。本發(fā)明實施例所述的測量裝置還包括一控制系統(tǒng)，伺服電機(jī)11包括一編碼器(圖中未示出)，通過控制系統(tǒng)讀取編碼器的信號，當(dāng)感應(yīng)器33感應(yīng)到測量桿31觸發(fā)的位置信號時，控制系統(tǒng)讀取編碼器位置信號，根據(jù)測量桿31所得的所有測量點的位置信號，以及已知絲桿的導(dǎo)程，即可計算臺面各點的高度差，也即平面度。本發(fā)明實施例的測量過程如下第一步、XY 二維運(yùn)動平臺系統(tǒng)將平臺臺面移動，使第I測量點在測量頭3上的測量桿31的正下方；第二步、Z軸運(yùn)動系統(tǒng)I帶動測量頭3向下移動，測量桿31接觸平臺臺面后與感應(yīng)器33發(fā)生相對運(yùn)動,最終觸發(fā)感應(yīng)器33 ；第三步、控制系統(tǒng)接收到此信號，記錄此時Z軸運(yùn)動系統(tǒng)I伺服電機(jī)11中編碼器位置信號nl ;第四步、XY運(yùn)動平臺移動至第二測量點，重復(fù)同樣過程，記錄第二點伺服電機(jī)編碼器位置信號n2 ；如此反復(fù)，記錄下平臺上所有的測量點處的Z軸觸發(fā)時編碼器位置信號nl、n2、n3、......；本發(fā)明實施例以42個測量點為例，得到共42個位置信號。測量點分布示意圖見附圖3所示.計算原理如下已知Z軸伺服電機(jī)編碼器總位數(shù)N、絲杠導(dǎo)程d，根據(jù)控制器讀取的測量點2與測量點I的編碼器位置信號差值A(chǔ)n21 = n2-nl,即可計算出兩測量點Z向的高度差A(yù)h21 應(yīng)
權(quán)利要求
1.一種平臺臺面的平面度測量裝置，包括XY 二維運(yùn)動平臺系統(tǒng)、Z軸運(yùn)動系統(tǒng)和Z軸加工頭，其特征在于所述的Z軸加工頭上設(shè)置有一套測量頭，該測量頭包括測量桿、固定座和感應(yīng)器，感應(yīng)器固定于固定座上，測量桿設(shè)置于固定座中并可自由上下移動。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的平臺臺面的平面度測量裝置，其特征在于Z軸運(yùn)動系統(tǒng)包括伺服電機(jī)、導(dǎo)軌、滑塊和Z軸絲桿，所述的滑塊設(shè)置于導(dǎo)軌上并可沿導(dǎo)軌滑動，所述的Z軸絲桿通過螺母連接Z軸加工頭，伺服電機(jī)設(shè)置于Z軸絲桿的一端。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的平臺臺面的平面度測量裝置，其特征在于所述測量頭的固定座與Z軸加工頭連接在一起。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的平臺臺面的平面度測量裝置，其特征在于所述的加工頭設(shè)置于滑塊上。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的平臺臺面的平面度測量裝置，其特征在于所述的測量裝置還包括控制系統(tǒng)，伺服電機(jī)包括一編碼器，通過控制系統(tǒng)讀取編碼器的信號進(jìn)行平面度的測量。
6.一種平臺臺面的平面度測量方法，其特征在于包括下列步驟 (1)、XY二維運(yùn)動平臺移動至第一測量點； (2)、Z軸運(yùn)動系統(tǒng)帶動測量頭向下移動，測量頭上的測量桿接觸平臺臺面，最終測量桿觸發(fā)感應(yīng)器； (3)、控制系統(tǒng)接收到感應(yīng)器發(fā)出的信號，記錄此時Z軸運(yùn)動系統(tǒng)伺服電機(jī)中編碼器位置信號； (4)、反復(fù)移動XY二維運(yùn)動平臺系統(tǒng)至其它測量點，重量上述測量過程，記錄下所有測量點處的Z軸伺服電機(jī)編碼器位置信號； (5)根據(jù)Z軸運(yùn)動系統(tǒng)上的Z軸絲桿導(dǎo)程和上述所有測量點的位置信號，即可算出臺面各點的最大高度差。
全文摘要
本發(fā)明提出一種平臺臺面的平面度測量裝置與測量方法，包括XY二維運(yùn)動平臺系統(tǒng)、Z軸運(yùn)動系統(tǒng)和Z軸加工頭，Z軸加工頭上設(shè)置有一套測量頭，該測量頭包括測量桿、固定座和感應(yīng)器，感應(yīng)器固定于固定座上，測量桿設(shè)置于固定座中并可上下移動。主要方法為Z軸運(yùn)動系統(tǒng)帶動測量頭向下移動，測量桿接觸平臺臺面某一測量點后，與感應(yīng)器發(fā)生相對運(yùn)動，最終觸發(fā)感應(yīng)器，控制系統(tǒng)讀取此時Z軸伺服電機(jī)編碼器位置信號，如此反復(fù)，記錄多點的位置信號，如此即可計算出臺面各點的高度差，最終計算出平面度。該測量裝置簡單、成本低，方法快速、易操作。
文檔編號G01B21/30GK102706315SQ201210073950
公開日2012年10月3日 申請日期2012年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月20日
發(fā)明者穆永俊, 高云峰 申請人:深圳市大族數(shù)控科技有限公司, 深圳市大族激光科技股份有限公司