专利名称：平台台面的平面度测量装置及测量方法
平台台面的平面度测量装置及测量方法
技术领域：
本发明涉及一种平面度测量领域，尤其是涉及一种机床平台台面的平面度测量装置及测量方法。
背景技术：
在PCB行业中，激光钻孔机是利用激光对线路板进行钻孔，基本机械结构是一个可作XY 二维运动的平台和一个沿Z轴方向运动的加工头，PCB工件吸附在平台上，通过平台和加工头的运动来钻不同位置和大小的孔。平台台面安装在XY 二维运动组件上，采用百分表固定在基座上，平台台面沿XY方向移动，使得百分表表头测得整个台面上的各点的高度变化值，见图I。在此值变化较大的位置点，Z轴加工头发射出的激光束会处于离焦状态，导致这部分加工出来的孔形质量会有不合格，最终废板。目前该平台台面零件使用磨床加工，材质为铝，因其厚度太薄(12MM)，致 使加工完毕后变形严重，少则0. 06-0. 07MM、多则0. 2-0. 3MM。台面安装后，其各点测出的高度变化值也因此较大，严重影响了加工孔的质量。这个问题，目前只有通过在平台台面面板下方垫铜皮的办法调整至台面各点高度一致。在其后机器使用周期内，平台台面的精度会进一步变差，严重影响机器的稳定性。同样，很多行业的各种加工机床都存在类似的问题，各种加工机床在出厂前，平台台面经过修调，精度都是较好，但在使用过程中可能发生变化，其中台面的平面度变化，影响到工件的加工质量。对平台台面平面度的测量，常采用百分表测量的方法，见图I。该操作步骤人工固定表头、移动平台、逐点读数记录，相当繁琐，容易出错。

发明内容本发明要解决的技术问题在于克服上述现有技术的不足，而提出一种平台台面的平面度测量装置，该装置测量平台台面的平面度准确、成本低。本发明另一个要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种平台台面的平面度测量方法，该方法快速、简单。本发明解决上述技术问题所采用的技术手段包括，提出一种平台台面的平面度测量装置，包括XY 二维运动系统、Z轴运动系统、Z轴加工头，其中所述的Z轴加工头上设置有一套测量头，该测量头包括测量杆、固定座和感应器，感应器固定于固定座上，测量杆设置于固定座中并可自由上下移动。本发明更进一步的优选方案是所述的Z轴运动系统包括伺服电机、导轨、滑块和Z轴丝杆，所述的滑块设置于导轨上并可沿导轨滑动，所述的Z轴丝杆通过螺母连接Z轴加工头，伺服电机设置于Z轴丝杆的一端。本发明更进一步的优选方案是所述测量头的固定座与Z轴加工头连接在一起。本发明更进一步的优选方案是所述的加工头设置于滑块上。本发明更进一步的优选方案是所述的测量装置还包括一控制系统，伺服电机包括一编码器，控制系统可以读取编码器的信号。本发明还提供一种平台台面的平面度测量方法，其特征在于包括下列步骤(I) ,XY 二维运动平台移动至第一测量点；(2)、Z轴运动系统带动测量头向下移动，测量杆接触平台台面后与感应器发生相对运动，最终触发感应器；(3)、控制系统接收到此信号，记录此时Z轴运动系统伺服电机中编码器位置信号;(4)、反复移动XY 二维运动平台系统至其它测量点，重量上述测量过程，记录下所 有测量点处的Z轴伺服电机编码器位置信号；(5)根据Z轴运动系统上的Z轴丝杆导程和上述所有测量点的位置信号，即可算出台面各点的最大高度差。计算原理如下已知Z轴伺服电机编码器总位数N、丝杠导程d，根据控制器读取的测量点2与测量点I的编码器位置信号差值An21 = n2-nl,即可计算出两测量点Z向的高度差Ah21 Zlhn =同理，可以测量出其它点i相对测量点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,......}平台台面总体的高度差为Ah = hmax-hmin(6)、由于已知该平台出厂时经过校正，精度良好，因此测出的高度值变化即是由于台面的变形产生的；根据的定义，平面度为实际平面相对理想平面的变动量。因此在工程实践中，该高度差即等于台面平面度。与现有技术相比，本发明提供的平台平面的平面度测量装置及测量方法，更加快速、简单。

图I是背景技术中现有测量装置结构示意图；图2是本发明实施例的测量装置结构示意图；图3是本发明实施例的平台台面测量点分布示意具体实施方式为了进一步说明本发明的原理和结构，现结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明。如图2所示，本发明实施例提出一种平台台面的平面度测量装置，其中包括X Y 二维运动平台系统4、Z轴运动系统I和Z轴加工头2，Z轴加工头2上设置有一套测量头3，该测量头3包括测量杆31、固定座32和感应器33，感应器33固定于固定座32上，测量杆31设置于固定座32中并可自由上下移动。在操作过程中，测量头3的固定座32与Z轴加工头2连接在一起，当测量头3向下移动时，测量杆碰到平台台面后，感应器33与测量杆31相对移动，移动到一定程度可使测量杆31触发感器33，即可得到此时编码器的位置信号。如图2所示，本发明实施例所述的Z轴运动系统I包括伺服电机11、导轨12、滑块13和Z轴丝杆14，所述的滑块13设置于导轨12上并可沿导轨12滑动，所述的Z轴丝杆14通过螺母15与Z轴加工头2连接，伺服电机11设置于Z轴丝杆14的一端。所述的Z轴加工头2设置于滑块13上，Z轴加工头2在加工过程中，可以通过滑块在导轨13上移动。本发明实施例所述的测量装置还包括一控制系统，伺服电机11包括一编码器(图中未示出)，通过控制系统读取编码器的信号，当感应器33感应到测量杆31触发的位置信号时，控制系统读取编码器位置信号，根据测量杆31所得的所有测量点的位置信号，以及已知丝杆的导程，即可计算台面各点的高度差，也即平面度。本发明实施例的测量过程如下第一步、XY 二维运动平台系统将平台台面移动，使第I测量点在测量头3上的测量杆31的正下方；第二步、Z轴运动系统I带动测量头3向下移动，测量杆31接触平台台面后与感应器33发生相对运动,最终触发感应器33 ；第三步、控制系统接收到此信号，记录此时Z轴运动系统I伺服电机11中编码器位置信号nl ;第四步、XY运动平台移动至第二测量点，重复同样过程，记录第二点伺服电机编码器位置信号n2 ；如此反复，记录下平台上所有的测量点处的Z轴触发时编码器位置信号nl、n2、n3、......；本发明实施例以42个测量点为例，得到共42个位置信号。测量点分布示意图见附图3所示.计算原理如下已知Z轴伺服电机编码器总位数N、丝杠导程d，根据控制器读取的测量点2与测量点I的编码器位置信号差值An21 = n2-nl,即可计算出两测量点Z向的高度差Ah21 應
权利要求
1.一种平台台面的平面度测量装置，包括XY 二维运动平台系统、Z轴运动系统和Z轴加工头，其特征在于所述的Z轴加工头上设置有一套测量头，该测量头包括测量杆、固定座和感应器，感应器固定于固定座上，测量杆设置于固定座中并可自由上下移动。
2.根据权利要求I所述的平台台面的平面度测量装置，其特征在于Z轴运动系统包括伺服电机、导轨、滑块和Z轴丝杆，所述的滑块设置于导轨上并可沿导轨滑动，所述的Z轴丝杆通过螺母连接Z轴加工头，伺服电机设置于Z轴丝杆的一端。
3.根据权利要求I所述的平台台面的平面度测量装置，其特征在于所述测量头的固定座与Z轴加工头连接在一起。
4.根据权利要求I所述的平台台面的平面度测量装置，其特征在于所述的加工头设置于滑块上。
5.根据权利要求2所述的平台台面的平面度测量装置，其特征在于所述的测量装置还包括控制系统，伺服电机包括一编码器，通过控制系统读取编码器的信号进行平面度的测量。
6.一种平台台面的平面度测量方法，其特征在于包括下列步骤 (1)、XY二维运动平台移动至第一测量点； (2)、Z轴运动系统带动测量头向下移动，测量头上的测量杆接触平台台面，最终测量杆触发感应器； (3)、控制系统接收到感应器发出的信号，记录此时Z轴运动系统伺服电机中编码器位置信号； (4)、反复移动XY二维运动平台系统至其它测量点，重量上述测量过程，记录下所有测量点处的Z轴伺服电机编码器位置信号； (5)根据Z轴运动系统上的Z轴丝杆导程和上述所有测量点的位置信号，即可算出台面各点的最大高度差。
全文摘要
本发明提出一种平台台面的平面度测量装置与测量方法，包括XY二维运动平台系统、Z轴运动系统和Z轴加工头，Z轴加工头上设置有一套测量头，该测量头包括测量杆、固定座和感应器，感应器固定于固定座上，测量杆设置于固定座中并可上下移动。主要方法为Z轴运动系统带动测量头向下移动，测量杆接触平台台面某一测量点后，与感应器发生相对运动，最终触发感应器，控制系统读取此时Z轴伺服电机编码器位置信号，如此反复，记录多点的位置信号，如此即可计算出台面各点的高度差，最终计算出平面度。该测量装置简单、成本低，方法快速、易操作。
文档编号G01B21/30GK102706315SQ201210073950
公开日2012年10月3日 申请日期2012年3月20日 优先权日2012年3月20日
发明者穆永俊, 高云峰 申请人:深圳市大族数控科技有限公司, 深圳市大族激光科技股份有限公司