[發明專利]測量刀具的刀刃輪廓的方法

有效

• 申請號: 201110304920.9
• 申請日: 2011-09-23
• 公開（公告）號: CN103017677A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 杜曉明;凱文.G.哈丁;霍華德.韋弗;詹姆斯.貝爾德;凱文.邁耶;顧嘉俊
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 彭久云

技術領域

本發明涉及一種測量刀具的刃的輪廓的方法，具體涉及一種用點式傳感器自動測量可測量的刀具的刃的輪廓的方法。

背景技術

各種不同類型的刀具被用來加工各種不同零件。眾所周知，對高性能刀具上的刃進行適當的預處理(如：搪磨、倒角等)可增加刀具的壽命，增強被加工零件的質量。許多刀具生產商設立了各種不同的刃預處理工藝以獲得所需的刀刃，以適于不同的應用，卻未必有好的方法對預處理后的刀刃，尤其是復雜刀具上的刀刃進行測量。此外，在一些情況中，當購買的刀具的性能無法滿足使用需求時，使用者可能會自行對買進的刀具的刀刃進行搪磨等處理，慢慢地，這些搪磨的刀刃可能會變得難以測量。

然而，有些被加工零件對刀刃的預處理狀況非常敏感，比如，不合適的刀刃預處理對機翼的厚度的影響較大，過度搪磨刀刃可能會導致機翼偏斜，使得其尺寸過大，從而需要進行額外的鉗工處理或返工處理，增加成本，而未經搪磨處理的刀刃或是搪磨程度太輕的刀刃則可能導致其所加工的零件尺寸偏小，顫振過度，刀具損壞，還有可能刮花零件。為了加工出更加精準的零件，需要有精確度和穩定性更高的刀具，由于刀刃的預處理情況可影響刀具的壽命、加工零件的質量，尤其會影響加工零件的精準度，因此，獲知預處理后的刀刃的輪廓變得越發重要。

因此，有必要準確獲知刀刃的實際形狀和尺寸。

目前用來測量刀刃預處理情況的三維輪廓測量技術中，有一種是采用白光干涉測量法來產生高分辨率的刀刃區域切片，還有一種是采用變焦或共焦成像方法來產生刀刃的垂直窄切片，這些技術致力于如何獲得高密度的精度數據。這兩類技術都需采用顯微鏡，只能測得一個很小的區域，一般一次只能測量遠小于一微米的范圍。為了覆蓋一個較大的區域，需要不停的調整刀具的位置，獲得多組數據并對這些數據進行縫綴。因此這些方法要求操作人員刀具進行手動定位并不停對刀具的位置進行調整，以確保目標區域在傳感器的工作范圍內。這樣的手動定位過程非常費時而且乏悶，且由于測量角度和范圍的限制，這些方法需依賴操作人員的技巧來獲得高質量的數據。

因此，有必要開發一種改進的技術來獲取預處理后刀具的刀刃輪廓。

發明內容

本發明實施例中提供了一種用包括點式傳感器的測量系統獲取刀具的刃的輪廓的方法，該方法包括以下步驟：(a)將刀具沿其軸線旋轉，用點式傳感器掃描刀具的的刃點，其中包括位于目標刃上的目標刃點，獲得含有所述目標刃點的位置及方位信息的第一點云；(b)根據目標刃點的位置及方位信息調整所述刀具與點式傳感器之間的位置，使得所述點式傳感器聚焦于包含所述目標刃點的感興趣區域上；以及(c)用點式傳感器掃描所述感興趣區域，以獲得第二點云，該第二點云包括用于分析刀具刃的輪廓的信息.

本發明所涉及的方法解決了現有技術的技術問題。

附圖說明

圖1是一個示例性刀具的立體圖。

圖2是在本發明一個實施例中用來獲取旋轉式刀具的刃的輪廓的測量系統的示意圖，該測量系統包括點式傳感器。

圖3顯示了在本發明一個實施例中用包括點式傳感器的測量系統來自動獲取刀具的刃的輪廓的方法的方框示意圖。

圖4顯示了在本發明一個實施例中如何在刀具的側刃上指定一個目標刃點。

圖5顯示了在本發明一個實施例中如何在刀具的頂刃上指定一個目標刃點。

圖6顯示了在本發明一個實施例中如何在刀具的圓弧刃上指定一個目標刃點。

圖7顯示了通過預掃描獲得的一個示例性點云，該點云中包含目標刃點的位置及方位信息。

圖8顯示了在一個實施例中如何從圖7所示的點云中計算出刀具應旋轉的角度。

圖9顯示了一個實施例中的一個線段型的試掃描路徑。

圖10顯示了在一個實施例中如何修正圖9所示的線段型路徑獲得較短的有效線段掃描路徑。

圖11顯示了一個實施例中的Z字形的精掃描路徑。

圖12顯示了在一個實施例中如何確定刃的走向，使得圖11所示的Z字形路徑可沿該走向擴展。

圖13顯示了一個實施例中的一個示例性點云，該點云中包含刃的輪廓分析所需的信息。

具體實施方式

以下將對本發明的具體實施方式進行詳細描述。為了避免過多不必要的細節，在以下內容中將不對習知的結構或功能進行詳細的描述。