一种双模块可换式复合检测装置及其使用方法与流程

本发明涉及检测设备，尤其是涉及一种双模块可换式复合检测装置及其使用方法。

背景技术：

1、在精密机械加工行业，工件的表面粗糙度、平面度、平行度和厚度是影响产品装配精度和使用性能的关键参数，也是绝大多数精密零部件出厂前的必检项目。目前行业内普遍采用多台独立的设备分别检测上述参数。如使用表面粗糙度仪检测粗糙度、使用平板和百分表检测平面度、使用高度规和平晶检测平行度以及使用千分尺检测厚度。

2、上述传统独立检测方式存在以下技术痛点：

3、一、工件需要多次装夹转运，重复定位误差大，检测数据一致性差，且多次装夹耗时费力，检测效率低下，难以满足批量生产的质检需求；

4、二、各检测设备相互独立，数据无法联动分析，难以实现误差溯源与综合质量评估，不利于生产过程的质量管控；

5、三、现有集成式检测设备多采用固定测头结构，无法根据检测项目按需更换测头，单一设备只能完成1-2项参数检测，设备利用率低，增加了企业的设备采购成本；

6、四、部分可换测头设备需要使用工具拧动螺钉或旋钮，更换过程繁琐，更换后需要人工重新校准原点，操作难度大，对操作人员的技能要求高，现有可换测头设备更换测头通常需要3-5分钟，且更换后人工校准原点耗时10分钟以上，重复定位精度仅为0.01-0.05mm，无法满足精密检测要求；

7、五、多数设备仅采用单轴移动工作台，检测路径灵活性差，无法实现复杂曲面或任意区域的精准采样。

8、如在公开号为cn107388995b的现有技术公开了一种手持式平面直线度检测装置及平面直线度检测方法，该技术方案仅具备平面度、直线度单一检测功能，未集成表面粗糙度、工件厚度、平行度检测模块；设备整体为手持结构，无龙门机架、伺服传动机构与模块化可更换测头，也不具备自动零点补偿、多工位联动检测能力，仅适用于简易现场抽检，无法满足车间批量、多参数一体化精密检测的使用要求。

9、以及在公开号为cn112904803b的现有技术中，公开了一种多拼接面形变及平面度精细调整系统、方法、设备及应用，该技术方案搭载双闭环测量反馈装置与伺服驱动机构，主要用于拼接平台的平面度修正；该设备仅针对平面度单一指标开展检测与调平，未集成表面粗糙度、工件厚度、平行度检测模块；设备无模块化可更换测头结构，也未采用燕尾槽滑入式快装连接形式，不支持不同功能测头的快速切换；同时该系统面向平台调平设计，不具备测头更换后的自动零点补偿功能，无法满足多参数一体化检测的使用要求。

10、因此，亟须提出一种新的复合检测装置解决上述痛点。

技术实现思路

1、针对上述现有技术中的缺点，本发明提供了一种双模块可换式复合检测装置及其使用方法，通过设置统一燕尾槽快装接口实现两组测头的快速互换，结合三轴数控联动系统，实现一次装夹完成四项参数检测，大幅提升检测效率与检测精度。

2、本发明所采用的技术方案如下：

3、一种双模块可换式复合检测装置，其包括基座；

4、x向进给工作台，其滑动安装在设于基座上部的x向直线导轨上；

5、y向进给工作台，其滑动安装在所述x向进给工作台上部的y向直线导轨上，所述y向进给工作台上还固定有标准陶瓷基准块；

6、龙门架，包括固定于所述基座两侧的立柱和跨接于所述立柱顶端的顶梁；

7、z 向升降滑座，其滑动安装在设于所述顶梁上的z向直线导轨上；

8、快装接口，其整体安装于所述 z 向升降滑座的下端，包括燕尾槽基体和轴向定位挡块；

9、至少两种可更换的测头模组，其包括粗糙度检测测头模组和平面度平行度厚度检测测头模组，二者择一地通过所述快装接口可拆卸安装；

10、数控闭环控制模块，其安装于所述基座内，并与x向进给工作台、y向进给工作台、z向进给工作台以及各测头模组电连接；

11、悬臂式操作箱，其通过可调节支撑立柱固定在所述基座的一侧；

12、所述燕尾槽基体或轴向定位挡块上还设有测头类型识别元件，每个测头模组上设有与所述测头类型识别元件相配合的类型标识元件；所述数控闭环控制模块与所述测头类型识别元件电连接，并根据测头类型识别元件检测到的类型标识信息自动识别当前安装的测头模组类型，并加载相应的检测程序和零点补偿参数。

13、进一步地，所述测头类型识别元件为设置于轴向定位挡块上的两个弹性识别引脚；所述类型标识元件为设置于测头模组尾部的识别电阻；

14、其中粗糙度检测测头模组的尾部设置阻值为1kω的第一识别电阻，平面度平行度厚度检测测头模组的尾部设置阻值为2kω的第二识别电阻；当测头模组安装到位时，弹性识别引脚与对应的识别电阻压力接触，所述数控闭环控制模块通过向弹性识别引脚施加恒定直流电压并检测回路电流值来识别当前电阻值；

15、当检测到1kω±5%时判定为粗糙度检测测头模组，检测到2kω±5%时判定为平面度平行度厚度检测测头模组，若未检测到有效电阻值或超出预设范围则显示提示信息并禁止启动检测程序。

16、进一步地，所述测头类型识别元件为安装于燕尾槽基体侧面的rfid读写器，所述类型标识元件为嵌入测头模组燕尾槽滑座内部的无源rfid电子标签，当测头滑入到位后，rfid读写器读取标签内存储的测头类型信息并传输至数控闭环控制模块

17、进一步地，所述测头类型识别元件为安装于燕尾槽基体对应位置的线性霍尔传感器，所述类型标识元件为嵌入测头模组燕尾槽滑座侧面且具有不同磁场强度的永磁体，线性霍尔传感器通过检测磁场强度区分测头类型。

18、进一步地，所述粗糙度检测测头模组和平面度平行度厚度检测测头模组的尾部均一体成型有与燕尾槽基体匹配的燕尾槽滑座；所述粗糙度检测测头模组包括模组壳体和压电式粗糙度传感器，其模组壳体与尾部燕尾槽滑座一体加工成型，压电式粗糙度传感器安装于模组壳体内部，金刚石悬臂触针伸出模组壳体前端；所述平面度平行度厚度检测测头模组包括模组支架和红宝石测头，模组支架与尾部燕尾槽滑座一体加工成型，红宝石测头固定安装于模组支架下端。

19、进一步地，所述数控闭环控制模块内置有粗糙度轮廓解析模块、平面度最小二乘拟合模块、平行度差值运算模块和厚度数据统计模块；所述粗糙度轮廓解析模块用于计算ra、rz、ry参数，所述平面度最小二乘拟合模块用于根据多点采样高度数据拟合理想平面并计算平面度误差，所述平行度差值运算模块用于根据高度差值计算平均厚度和厚度变化量得到平行度公差，所述厚度数据统计模块用于对多个采样点厚度数据进行统计分析。

20、进一步地，所述数控闭环控制模块还内置有多参数误差互补模块，所述多参数误差互补模块被配置为对各项参数检测进行误差补偿。

21、本发明还提供了一种基于双模块可换式复合检测装置的使用方法，其包括如下步骤：

22、步骤1、设备调平：调节复合橡胶金属减震脚垫，使设备水平度达到预设值；

23、步骤2、系统初始化：按下复位按钮，三轴回归机械原点，完成系统自检；

24、步骤3、工件装夹：将待检测工件放置在y向进给工作台上，通过可调节工装夹具固定；

25、步骤4、测头安装：根据检测项目选择对应的测头模组，将测头尾部的燕尾槽滑座水平推入燕尾槽基体直至抵靠轴向定位挡块；

26、步骤5、自动校准：系统自动识别测头类型，控制z向升降滑座移动至标准陶瓷基准块上方，自动触碰基准块完成零点补偿校准；

27、步骤6、参数检测：输入检测参数，设备自动按照预设程序完成检测，控制系统实时完成数据运算；

28、步骤7、结果输出：系统自动计算并显示各项参数的实测值、公差范围和合格判定，生成检测报表并导出；

29、步骤8、测头更换：如需检测其他参数，停止后拉出当前测头，安装所需测头，重复步骤5-7。

30、与现有技术相比，本发明所具备的有益效果为：

31、本发明解决了传统检测设备功能单一、装夹误差累积大、检测效率低的问题，以一体化检测方式，一次装夹通过更换测头即可同步完成表面粗糙度、平面度、平行度和厚度多项参数检测，无需反复拆装定位，大幅提升检测效率与数据一致性；

32、本发明通过数控闭环控制模块实现测头自动识别与自动零点补偿，无需人工校准，大幅简化了操作流程，降低了对操作人员的技能要求，同时提升了检测数据的稳定性与准确性。

33、本发明采用燕尾槽滑入结合双钢珠对称锁紧的快装结构，无需任何工具即可完成测头拆装，连接刚性好，重复定位精度高，特别适用于对振动敏感的粗糙度检测；配合整体铸铁基座与减震脚垫，可有效隔绝车间振动干扰，检测精度高，适配多种规格精密零部件批量质检作业。