一种模具加工用三坐标测量设备及测量方法与流程

本发明涉及检测设备，特别涉及一种模具加工用三坐标测量设备及测量方法。

背景技术：

1、三坐标测量设备通常通过测量平台对待测工件进行承载定位，并利用设置于测量机构上的检测探头沿相互垂直的多个方向移动，使检测探头与待测工件的不同检测位置接触，再根据检测探头的空间位置获取对应检测点的坐标数据，从而实现对工件尺寸、轮廓以及位置关系等参数的测量。对于模具加工过程中形成的模仁、电极等具有复杂曲面、孔槽及型腔结构的部件，同样需要利用三坐标测量设备对其加工尺寸及空间位置进行检测。

2、公开号为cn121804402a的中国专利，公开了一种三坐标检测装置，其包括第一机架、第二机架以及转动中心，第一机架上设有基板，基板上固定有若干个夹具，夹具定位夹紧工件，转动中心设于第一机架上，基板可绕所述转动中心转动，第二机架上安装有检测头，检车头为现有产品，不再赘述；其中，基板转动，构成切换第二机架一侧的夹具的机构；检测头检测第二机架一侧夹具上的工件，本技术中设计了可转动的基板，基板上安装多个夹具。

3、然而，现有三坐标测量设备在用于模具检测时，不同模仁、电极等部件的结构及尺寸存在差异，常规夹具难以兼顾不同部件的定位需求，固定稳定性不足时容易发生偏移，影响测量精度，同时，模具具有深孔、深槽、型腔、倾斜面及凸起等复杂结构，现有检测探头调节范围有限，伸入深孔或型腔后容易因悬伸长度增加而产生摆动，部分区域难以准确检测，此外，探头移动过程中容易与模具发生碰撞，缺少有效的让位结构，容易造成探针损伤；加工产生的油污、粉尘及残留物也容易附着于探头表面，影响检测接触状态，另外，接触式检测主要依赖多轴机构进行位置预定位，探头靠近高度差较大或复杂曲面区域时，难以准确判断与待测表面的相对距离，容易发生意外接触或碰撞。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种模具加工用三坐标测量设备及测量方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种模具加工用三坐标测量设备，包括支撑结构、调节单元以及检测组件，所述支撑结构包括支撑底座，所述支撑底座的上方设有测量支架，所述测量支架的上方设有定位基板，所述定位基板用于固定并承载模具，所述定位基板的下方设有负压设备，所述定位基板的表面设有电极定位组件，且所述定位基板靠近电极定位组件的一侧设有模仁定位组件；

3、所述调节单元包括z轴调节仓室、x轴调节仓室以及y轴调节仓室，所述z轴调节仓室、x轴调节仓室以及y轴调节仓室的一侧均设有驱动电机a、驱动电机b以及驱动电机c；

4、所述检测组件包括数据采集支架和旋转连杆，所述数据采集支架的下方设有采集系统，所述采集系统包括调节管，所述调节管的顶端与旋转连杆的底部固定连接，所述调节管的内部设有电磁圆管，所述电磁圆管的外侧缠绕设有电磁线圈，所述电磁圆管的内部滑动设有电磁铁芯，所述电磁铁芯沿电磁圆管的内壁滑动连接，所述电磁铁芯的底部设有检测探针。

5、优选的，当所述电磁线圈处于通电状态时，所述电磁铁芯沿电磁圆管的内壁轴向滑动，且检测探针跟随电磁铁芯同步移动，所述电磁铁芯的顶部设有复位弹簧，所述复位弹簧远离电磁铁芯的一端与电磁圆管的顶部固定连接，所述电磁铁芯不处于通电状态时，所述复位弹簧用于对电磁铁芯复位。

6、优选的，所述检测探针的外侧表面设有限位环，所述限位环的内圈与检测探针的外侧表面弹性接触，所述限位环的外侧与调节管的内圈弹性接触，所述调节管靠近限位环的外侧表面设有环形调节仓，所述环形调节仓的内部设有电磁线性驱动件，所述电磁线性驱动件的数量设置为多个，且多个电磁线性驱动件圆周等距分布在环形调节仓的内部，多个所述电磁线性驱动件的输出端均贯穿调节管与限位环的外圈弹性接触，每个所述电磁线性驱动件的输出端均设有压缩弹簧，所述调节管靠近电磁线性驱动件输出端的外侧表面开设有纵向滑槽。

7、优选的，所述环形调节仓的上方固定设有动力弹簧，所述动力弹簧远离环形调节仓的一端设有固定环，所述固定环的内圈与调节管的外侧表面固定连接，所述动力弹簧沿调节管的轴向方向设置，以使限位环沿纵向滑槽向下移动时使动力弹簧产生弹性形变并储存弹性势能，并在多个电磁线性驱动件解除对限位环的夹持作用后，通过弹性恢复力带动限位环沿纵向滑槽向上移动。

8、优选的，所述电磁圆管靠近电磁铁芯的一侧内壁设有螺旋滑槽，所述电磁铁芯靠近螺旋滑槽的一侧设有凸块，且凸块滑动设置于螺旋滑槽的内部，当所述电磁线圈处于通电状态时，所述电磁铁芯沿电磁圆管的内部线性移动，且电磁铁芯上的凸块沿螺旋滑槽滑动，所述电磁铁芯处于线性滑动的同时进行自转，所述电磁铁芯靠近检测探针的一侧设有锥形座，所述电磁铁芯通过锥形座与检测探针的端部球铰。

9、优选的，所述负压设备的一端设有输送管道，所述输送管道的数量至少设置为两个，且两个输送管道远离负压设备的一端分别与电极定位组件和模仁定位组件的一侧相互连接；

10、所述电极定位组件包括定位基座a，所述定位基座a的表面设有定位柱a，所述定位柱的数量设置为多个，且多个定位柱对称分布在定位基座a的表面，所述定位基座a的上部设有高度定位块a，所述高度定位块a的数量设置为多个，多个所述高度定位块a对称分布在定位基座a的表面，所述定位基座a通过螺栓固定设置在定位基板的表面，所述定位基座a靠近高度定位块a的一侧表面设有负压孔a，所述定位基座a通过负压孔a与负压设备相互连接。

11、优选的，所述模仁定位组件包括定位基座b，所述定位基座b的表面设有定位柱b，所述定位柱b的数量设置为多个，且多个定位柱b对称分布在定位基座b的表面，所述定位基座b的上方设有多个高度定位块b，所述高度定位块b对称分布在定位基座b的表面，所述定位基座b靠近高度定位块b的一侧表面设有负压孔b，所述定位基座b通过负压孔b与负压设备相互连接。

12、优选的，所述电极定位组件还包括定位座，所述定位座的上方设有安装凹槽，所述定位座通过安装凹槽卡接设有待测电极，所述定位座的底部设有与高度定位块a相适配的插槽，所述定位座的底部与定位基座a的表面通过高度定位块a与插槽的相互贴合，所述负压设备通过定位基座a上方的负压孔a对定位座紧密吸合。

13、优选的，所述模仁定位组件还包括上基准板，所述上基准板的底部设有与高度定位块b相适配的插槽，所述上基准板的底部与定位基座b上定位柱b对应区域开设有槽口，所述上基准板上的插槽和槽口的数量与定位基座b上高度定位块b和定位柱b的数量一致，所述上基准板通过定位基座b上高度定位块b和定位柱b与定位基座b的上部卡接，所述负压设备通过定位基座b与负压孔b将上基准板与定位基座b紧密吸合。

14、本发明还提供一种模具加工用三坐标测量设备的测量方法，包括以下步骤：

15、s1、首先，将待测模具安装于定位基板上，根据待测部件选择电极定位组件或模仁定位组件进行定位，并启动负压设备；

16、s2、然后，控制驱动电机a、驱动电机b和驱动电机c，使检测组件沿z轴、x轴及y轴移动，并控制调节电机及电磁线圈调整检测探针的位置和姿态；

17、s3、利用激光测量单元向待测模具的目标检测区域发射激光测量信号，并接收对应的反射光信号，以获取目标检测区域的空间位置信息以及检测探针与待测模具之间的相对距离，并根据所述空间位置信息和相对距离调整检测探针的接近位置；

18、s4、最后，使检测探针与经激光测量确定的待测模具检测位置对应，通过检测组件采集检测位置的空间坐标，并重复调整检测组件、检测探针以及激光测量单元的位置以采集多个检测位置的三坐标数据。

19、本发明的技术效果和优点：

20、1、本发明通过定位柱a、定位柱b、高度定位块a、高度定位块b以及负压设备相互配合，对待测电极或模仁进行平面定位、高度支撑及负压吸附固定，使待测部件与定位基座保持稳定贴合，同时利用不同定位结构适配不同待测部件，提高定位通用性，减少检测过程中因松动、偏移或振动造成的位置变化，从而提高待测部件的定位稳定性和三坐标检测精度。

21、2、本发明通过三轴调节机构、可偏转检测组件以及具有伸缩自转功能的检测探针配合，使检测探针能够适应模具上的倾斜面、孔位、深槽及型腔等复杂区域；同时，通过限位环、电磁线性驱动件及动力弹簧配合，使检测探针正常检测时受到稳定约束，在受到侧向碰撞时能够自动解除约束并偏转让位，碰撞结束后又能够重新建立约束，此外，利用限位环随检测探针伸缩进行往复移动，并结合检测探针自转，对检测探针表面进行刮擦清洁，从而降低检测探针碰撞损伤及附着杂质对检测结果造成的影响，提高设备连续检测的稳定性和适用性。