一种精密零件加工表面平整度检测装置的制作方法

本发明涉及精密检测，更具体地说，它涉及一种精密零件加工表面平整度检测装置。

背景技术：

1、在精密机械加工、半导体制造、光学元件生产等领域，对工件表面平整度的检测精度要求已进入亚微米级。

2、现有技术中，中国专利cn113884030b公开了一种高精度平整度检测设备，包括工作台、驱动机构和检测头，工作台上设有检测台面，驱动机构包括相互垂直的第一直线模组和第二直线模组，检测头通过高度调节机构滑动安装于第一直线模组上，由第一、第二直线模组共同驱动检测头对定位于产品定位治具内的产品进行线扫描检测平整度。

3、然而，上述检测装置在实际应用中仍存在一定不足。例如，工件通常通过手动夹具固定于检测台面，手动装夹难以保证工件被测表面与基准平面绝对平行，任何微小的俯仰或偏摆倾斜均会被测头解读为平面度误差的组成部分，导致测量数据失真，尤其在亚微米级检测场景中，姿态倾斜带来的测量误差较高。其次，人工调平依赖操作者经验反复松紧夹具、垫塞尺或敲击工件，单件调平耗时长、一致性差，难以满足产线批量全检的效率要求。

4、因此，如何提供一种能够自动、快速、无应力地完成工件姿态校准，且能直接适配现有平整度检测设备的装置，成为本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供了一种精密零件加工表面平整度检测装置，来解决上述提出的技术问题。

2、本发明通过以下技术方案来解决上述存在的技术问题：

3、本发明提供了一种精密零件加工表面平整度检测装置，包括：检测机主体、用于测量工件表面平整度的测头组件以及用于装夹工件的夹具系统；

4、所述夹具系统包括：

5、自适应夹持模块，其被配置为在初步夹持阶段对工件施加第一夹持力以实现工件定心并保留工件姿态调整自由度，以及在二次夹紧阶段对工件施加大于第一夹持力的第二夹持力以锁定工件当前姿态；

6、姿态调节执行模块，其包括升降平台和安装于升降平台上的至少三个可独立伸缩的顶升调节件，每个顶升调节件的顶端用于接触工件底面；

7、姿态信息采集模块，用于采集工件被测面上多个基准点的空间位置数据；

8、主控制器，分别与自适应夹持模块、姿态调节执行模块及姿态信息采集模块通信连接，并被配置为：

9、基于姿态信息采集模块采集的空间位置数据计算工件当前姿态与预设标准姿态之间的俯仰角偏差、偏摆角偏差及z向高度偏差；

10、基于偏差计算每个顶升调节件对应的目标伸长量，以使所有顶升调节件的顶端在预调后处于同一目标平面内；

11、控制升降平台带动已完成预调的顶升调节件同步向工件底面进给，直至所有顶升调节件顶端均与工件底面接触，完成工件姿态的一次性校准。

12、优选的，每个所述顶升调节件包括带自锁功能的电动推杆，每个所述电动推杆的顶端通过微浮动结构连接有接触端头，每个所述接触端头上设置有薄膜压力传感器。

13、优选的，所述微浮动结构为轴向弹性元件，所述接触端头为球面状结构，以与工件底面形成单点接触。

14、优选的，所述顶升调节件设置有四个，四个所述顶升调节件在升降平台上呈矩形或正方形布局分布。

15、优选的，所述升降平台包括可活动地设置于检测机主体上的平台主体、用于驱动平台主体进行升降动作的伺服驱动器，以及用于向主控制器反馈平台主体的实时升降位置的绝对式光栅尺。

16、优选的，所述自适应夹持模块包括至少两组对称分布的夹持爪，每个所述夹持爪的夹持面均设有夹持接触结构。

17、优选的，所述夹持接触结构包括圆弧状的接触块，所述接触块与夹持爪之间设有柔性垫层。

18、优选的，所述接触块内设置有压力传感器，所述主控制器与压力传感器电连接。

19、优选的，所述姿态信息采集模块包括至少三个激光位移传感器，每个所述激光位移传感器的布置位置与顶升调节件在工件底面的支撑投影位置一一对应。

20、优选的，所述测头组件包括安装于检测机主体上的十字滑台，以及安装于十字滑台上的测量头。

21、本发明的有益效果在于：

22、本发明设置的夹具系统，通过先计算、预调长、后接触的时序逻辑，利用顶升调节件构成一个与目标平面平行的虚拟支撑平面，一次性顶推完成姿态校准，避免了传统差动调节的过约束和应力集中问题，从而减小了工件被测面与基准平面的平行度误差；

23、本发明从工件定心、位姿采集、计算、预调、接触到二次锁紧，全流程由主控制器闭环控制，单次校准耗时短，检测效率更高，可满足产线批量全检的效率要求。

1.一种精密零件加工表面平整度检测装置，其特征在于，包括：检测机主体、用于测量工件表面平整度的测头组件以及用于装夹工件的夹具系统；

2.根据权利要求1所述的一种精密零件加工表面平整度检测装置，其特征在于，每个所述顶升调节件包括带自锁功能的电动推杆，每个所述电动推杆的顶端通过微浮动结构连接有接触端头，每个所述接触端头上设置有薄膜压力传感器。

3.根据权利要求2所述的一种精密零件加工表面平整度检测装置，其特征在于，所述微浮动结构为轴向弹性元件，所述接触端头为球面状结构，以与工件底面形成单点接触。

4.根据权利要求1所述的一种精密零件加工表面平整度检测装置，其特征在于，所述顶升调节件设置有四个，四个所述顶升调节件在升降平台上呈矩形或正方形布局分布。

5.根据权利要求1所述的一种精密零件加工表面平整度检测装置，其特征在于，所述升降平台包括可活动地设置于检测机主体上的平台主体、用于驱动平台主体进行升降动作的伺服驱动器，以及用于向主控制器反馈平台主体的实时升降位置的绝对式光栅尺。

6.根据权利要求1所述的一种精密零件加工表面平整度检测装置，其特征在于，所述自适应夹持模块包括至少两组对称分布的夹持爪，每个所述夹持爪的夹持面均设有夹持接触结构。

7.根据权利要求6所述的一种精密零件加工表面平整度检测装置，其特征在于，所述夹持接触结构包括圆弧状的接触块，所述接触块与夹持爪之间设有柔性垫层。

8.根据权利要求7所述的一种精密零件加工表面平整度检测装置，其特征在于，所述接触块内设置有压力传感器，所述主控制器与压力传感器电连接。

9.根据权利要求1所述的一种精密零件加工表面平整度检测装置，其特征在于，所述姿态信息采集模块包括至少三个激光位移传感器，每个所述激光位移传感器的布置位置与顶升调节件在工件底面的支撑投影位置一一对应。

10.根据权利要求1所述的一种精密零件加工表面平整度检测装置，其特征在于，所述测头组件包括安装于检测机主体上的十字滑台，以及安装于十字滑台上的测量头。