本申請(qǐng)屬于數(shù)控機(jī)床檢測(cè)，特別涉及一種數(shù)控機(jī)床主軸表面缺陷激光檢測(cè)裝置及方法。
背景技術(shù)：
1、現(xiàn)代軍民用高端裝備中零部件普遍具有十分復(fù)雜的幾何結(jié)構(gòu)、較高的精度檢測(cè)要求，同時(shí)大量使用鈦合金、高溫合金、不銹鋼、高強(qiáng)度鋁合金、復(fù)合材料等高性能材料，以保證產(chǎn)品對(duì)于其使用性能及環(huán)境、強(qiáng)度與重量的特殊要求。五軸高速加工中心等高端數(shù)控機(jī)床是這類(lèi)復(fù)雜精密結(jié)構(gòu)件加工的核心設(shè)備，其健康狀態(tài)直接影響零件的加工質(zhì)量和加工效率，一旦發(fā)生故障，會(huì)造成長(zhǎng)時(shí)間停工停產(chǎn)，嚴(yán)重地影響和制約著產(chǎn)品的生產(chǎn)進(jìn)度。加工中心的故障可以分為數(shù)控系統(tǒng)故障、電氣控制系統(tǒng)故障和機(jī)械系統(tǒng)故障三類(lèi)。其中，數(shù)控系統(tǒng)故障和電氣控制系統(tǒng)故障可通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)自帶的診斷功能實(shí)現(xiàn)故障診斷。對(duì)于故障發(fā)生率最高的機(jī)械系統(tǒng)故障，目前沒(méi)有行之有效的方法進(jìn)行監(jiān)測(cè)及診斷。
2、電主軸是五軸高速加工中心的核心功能部件，其故障在機(jī)械系統(tǒng)中最常見(jiàn)、最頻繁。目前針對(duì)電主軸主要采用事后維修和定期檢修的日常維護(hù)策略，時(shí)常存在維修過(guò)?；蚓S修不足等問(wèn)題，運(yùn)行維護(hù)針對(duì)性差、效率低、成本高，難以保障五軸高速加工中心的長(zhǎng)期可靠運(yùn)行。
3、因此，亟需一種技術(shù)方案來(lái)克服或減輕現(xiàn)有技術(shù)的至少一個(gè)上述缺陷。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本申請(qǐng)的目的是提供了一種數(shù)控機(jī)床主軸表面缺陷激光檢測(cè)裝置及方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的至少一個(gè)問(wèn)題。
2、本申請(qǐng)的技術(shù)方案是：
3、本申請(qǐng)的第一個(gè)方面提供了一種數(shù)控機(jī)床主軸表面缺陷激光檢測(cè)裝置，包括：
4、移動(dòng)與定位模塊，包括固定支撐架、滾動(dòng)滑輪以及滑輪固定桿，所述滾動(dòng)滑輪包括兩個(gè)，分別為第一滾動(dòng)滑輪以及第二滾動(dòng)滑輪，兩個(gè)所述滾動(dòng)滑輪分別滾動(dòng)安裝在所述固定支撐架上，且兩個(gè)所述滾動(dòng)滑輪通過(guò)所述滑輪固定桿連接；
5、激光發(fā)射模塊，包括激光器以及擴(kuò)束器，所述激光器以及所述擴(kuò)束器同軸安裝在所述第一滾動(dòng)滑輪的下方，所述擴(kuò)束器用于對(duì)所述激光器發(fā)射的激光束進(jìn)行處理；
6、激光成像模塊，包括顯微鏡以及相機(jī)，所述顯微鏡以及所述相機(jī)同軸安裝在所述第二滾動(dòng)滑輪的下方，所述相機(jī)用于拍攝經(jīng)過(guò)所述顯微鏡成像的數(shù)控機(jī)床電主軸表面圖片；
7、激光反射模塊，包括兩個(gè)全反射反光鏡，分別為第一全反射反光鏡以及第二全反射反光鏡，所述第一全反射反光鏡用于將來(lái)自所述擴(kuò)束器的激光束反射至所述數(shù)控機(jī)床電主軸表面，所述第二全反射反光鏡用于將來(lái)自所述數(shù)控機(jī)床電主軸表面的激光束反射至所述顯微鏡；
8、數(shù)據(jù)處理模塊，包括計(jì)算機(jī)，所述計(jì)算機(jī)用于根據(jù)所述數(shù)控機(jī)床電主軸表面圖片對(duì)所述數(shù)控機(jī)床電主軸表面的健康狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
9、在本申請(qǐng)的至少一個(gè)實(shí)施例中，所述激光器發(fā)射532nm激光束。
10、在本申請(qǐng)的至少一個(gè)實(shí)施例中，所述相機(jī)為毫秒級(jí)像素相機(jī)。
11、在本申請(qǐng)的至少一個(gè)實(shí)施例中，由所述擴(kuò)束器入射至所述第一全反射反光鏡的激光束與由所述第二全反射反光鏡反射至所述顯微鏡的激光束方向平行。
12、在本申請(qǐng)的至少一個(gè)實(shí)施例中，所述移動(dòng)與定位模塊還包括兩個(gè)定位支架，第一定位支架以及第二定位支架，通過(guò)所述第一定位支架實(shí)現(xiàn)所述第一滾動(dòng)滑輪、所述激光器、所述擴(kuò)束器以及所述第一全反射反光鏡的整體定位，通過(guò)所述第二定位支架實(shí)現(xiàn)所述第二滾動(dòng)滑輪、所述相機(jī)、所述顯微鏡以及所述第二全反射反光鏡的整體定位。
13、在本申請(qǐng)的至少一個(gè)實(shí)施例中，所述滾動(dòng)滑輪配置有移動(dòng)控制模塊，所述移動(dòng)控制模塊用于控制所述滾動(dòng)滑輪的移動(dòng)速度以及位移。
14、本申請(qǐng)的第二個(gè)方面提供了一種數(shù)控機(jī)床主軸表面缺陷激光檢測(cè)方法，基于如上所述的數(shù)控機(jī)床主軸表面缺陷激光檢測(cè)裝置，包括：
15、獲取數(shù)控機(jī)床電主軸試驗(yàn)件，并在所述數(shù)控機(jī)床電主軸試驗(yàn)件表面制備參考凹痕以及目標(biāo)凹痕；
16、組裝所述數(shù)控機(jī)床主軸表面缺陷激光檢測(cè)裝置，通過(guò)所述數(shù)控機(jī)床主軸表面缺陷激光檢測(cè)裝置獲取參考凹痕圖片以及目標(biāo)凹痕圖片；
17、以所述參考凹痕圖片中的缺陷寬度作為參考，計(jì)算所述目標(biāo)凹痕圖片中的缺陷寬度的測(cè)量誤差以及相對(duì)誤差；
18、根據(jù)所述測(cè)量誤差以及所述相對(duì)誤差驗(yàn)證所述數(shù)控機(jī)床主軸表面缺陷激光檢測(cè)裝置是否滿(mǎn)足可靠性要求，若滿(mǎn)足，通過(guò)所述數(shù)控機(jī)床主軸表面缺陷激光檢測(cè)裝置對(duì)所述數(shù)控機(jī)床電主軸表面的健康狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
19、在本申請(qǐng)的至少一個(gè)實(shí)施例中，所述數(shù)控機(jī)床電主軸試驗(yàn)件采用碳素鋼材質(zhì)，且所述數(shù)控機(jī)床電主軸試驗(yàn)件表面經(jīng)過(guò)拋光處理。
20、在本申請(qǐng)的至少一個(gè)實(shí)施例中，所述測(cè)量誤差為：
21、；
22、其中，為測(cè)量誤差，為目標(biāo)凹痕尺寸，為參考凹痕尺寸，為目標(biāo)凹痕圖片中的缺陷寬度，為參考凹痕圖片中的缺陷寬度。
23、在本申請(qǐng)的至少一個(gè)實(shí)施例中，所述相對(duì)誤差為：
24、；
25、其中，為相對(duì)誤差。
26、發(fā)明至少存在以下有益技術(shù)效果：
27、本申請(qǐng)的數(shù)控機(jī)床主軸表面缺陷激光檢測(cè)裝置，通過(guò)激光擴(kuò)束和顯微鏡光學(xué)成像的方法對(duì)數(shù)控機(jī)床電主軸表面缺陷進(jìn)行監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)控機(jī)床電主軸表面缺陷的可視化診斷。與振動(dòng)分析法、超聲波檢測(cè)法等現(xiàn)有技術(shù)相比，采用非接觸式檢測(cè)方法能夠確保設(shè)備的正常運(yùn)行，并且避免了大量且復(fù)雜的數(shù)據(jù)分析與計(jì)算，能夠快速識(shí)別表面缺陷，并且實(shí)現(xiàn)精確定位。成像過(guò)程無(wú)需掃描，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)控機(jī)床在正常工作狀態(tài)下的數(shù)控機(jī)床電主軸表面缺陷情況，實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)期、動(dòng)態(tài)評(píng)估。
1.一種數(shù)控機(jī)床主軸表面缺陷激光檢測(cè)裝置，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)控機(jī)床主軸表面缺陷激光檢測(cè)裝置，其特征在于，所述激光器（4）發(fā)射532nm激光束。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)控機(jī)床主軸表面缺陷激光檢測(cè)裝置，其特征在于，所述相機(jī)（9）為毫秒級(jí)像素相機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)控機(jī)床主軸表面缺陷激光檢測(cè)裝置，其特征在于，由所述擴(kuò)束器（5）入射至所述第一全反射反光鏡的激光束與由所述第二全反射反光鏡反射至所述顯微鏡（8）的激光束方向平行。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)控機(jī)床主軸表面缺陷激光檢測(cè)裝置，其特征在于，所述移動(dòng)與定位模塊還包括兩個(gè)定位支架，第一定位支架以及第二定位支架，通過(guò)所述第一定位支架實(shí)現(xiàn)所述第一滾動(dòng)滑輪、所述激光器（4）、所述擴(kuò)束器（5）以及所述第一全反射反光鏡的整體定位，通過(guò)所述第二定位支架實(shí)現(xiàn)所述第二滾動(dòng)滑輪、所述相機(jī)（9）、所述顯微鏡（8）以及所述第二全反射反光鏡的整體定位。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的數(shù)控機(jī)床主軸表面缺陷激光檢測(cè)裝置，其特征在于，所述滾動(dòng)滑輪（2）配置有移動(dòng)控制模塊，所述移動(dòng)控制模塊用于控制所述滾動(dòng)滑輪（2）的移動(dòng)速度以及位移。
7.一種數(shù)控機(jī)床主軸表面缺陷激光檢測(cè)方法，基于權(quán)利要求1至6任一所述的數(shù)控機(jī)床主軸表面缺陷激光檢測(cè)裝置，其特征在于，包括：
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的數(shù)控機(jī)床主軸表面缺陷激光檢測(cè)方法，其特征在于，所述數(shù)控機(jī)床電主軸試驗(yàn)件采用碳素鋼材質(zhì)，且所述數(shù)控機(jī)床電主軸試驗(yàn)件表面經(jīng)過(guò)拋光處理。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的數(shù)控機(jī)床主軸表面缺陷激光檢測(cè)方法，其特征在于，所述測(cè)量誤差為：
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的數(shù)控機(jī)床主軸表面缺陷激光檢測(cè)方法，其特征在于，所述相對(duì)誤差為：