[發(fā)明專利]視頻與激光融合的旋轉(zhuǎn)刀具在線自動檢測裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210046810.1
• 申請日: 2012-02-28
• 公開（公告）號: CN102581700A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張曦;鮑晟;李來維;程祥
• 申請（專利權(quán)）人: 上海大學(xué)
• 主分類號: B23Q17/09
• 分類號: B23Q17/09;B23Q17/24
• 代理公司: 上海上大專利事務(wù)所(普通合伙) 31205
• 代理人: 陸聰明

1.一種視頻與激光融合的旋轉(zhuǎn)刀具在線自動檢測裝置，包括殼體（1）、裝置基座（11）、刀具光學(xué)檢測系統(tǒng)、集中控制系統(tǒng)和刀具磨損警報系統(tǒng)，所述裝置基座（11）固定安裝在刀具（12）的機床的工作臺上，所述刀具光學(xué)檢測系統(tǒng)安裝于所述殼體（1）和所述裝置基座（11）形成的設(shè)備腔體內(nèi)，所述刀具光學(xué)檢測系統(tǒng)通過裝置支架固定安裝于所述裝置基座（11）上，所述刀具光學(xué)檢測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信號輸出端與所述集中控制系統(tǒng)的信號接收端連接，所述集中控制系統(tǒng)的報警指令信號輸出端與所述刀具磨損警報系統(tǒng)的信號接收端信號連接，其特征在于：所述殼體（1）形成凹形輪廓結(jié)構(gòu)，凹形輪廓結(jié)構(gòu)的下凹空間形成旋轉(zhuǎn)刀具在線自動檢測的工作空間，所述刀具光學(xué)檢測系統(tǒng)包括刀具整體測量裝置和刀具局部測量裝置，所述刀具整體測量裝置為面陣型圖像傳感器系統(tǒng)，所述刀具局部測量裝置為激光測量感應(yīng)裝置，所述刀具整體測量裝置采集整體刀具的圖像數(shù)據(jù)，進而確定刀具（12）的三維模型和位置，所述刀具局部測量裝置在加工前、后和切削間隙采集刀具局部細(xì)節(jié)數(shù)據(jù)，進而獲取刀具的半徑和長度偏置、刀具跳動或切削刃破損狀況，刀具（12）的機床主軸（13）裝有標(biāo)定靶物（10），在進行測量前，要先進行刀具整體測量裝置和刀具局部測量裝置的在線標(biāo)定。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的視頻與激光融合的旋轉(zhuǎn)刀具在線自動檢測裝置，其特征在于：所述刀具整體測量裝置為工業(yè)相機（2），所述工業(yè)相機（2）在所述殼體（1）形成凹形輪廓結(jié)構(gòu)的凹槽的一側(cè)的設(shè)備空間內(nèi)，在凹槽相對的另一側(cè)面上設(shè)有漫反射背光光源（5），所述漫反射背光光源（5）通過裝置支架固定安裝于所述裝置基座（11）上，所述工業(yè)相機（2）的鏡頭透過所述殼體（1）上開設(shè)的窗口與所述漫反射背光光源（5）相對應(yīng)，所述工業(yè)相機（2）的鏡頭能接收到所述漫反射背光光源（5）發(fā)出的均勻柔光；

所述刀具局部測量裝置包括激光發(fā)射器（6）和光電傳感器（7），所述激光發(fā)射器（6）的激光發(fā)射端和所述光電傳感器（7）的激光接收端通過在所述殼體（1）形成凹形輪廓結(jié)構(gòu)的凹槽的兩側(cè)上開設(shè)的窗口相對應(yīng)，所述光電傳感器（7）接受所述激光發(fā)射器（6）發(fā)射的激光光束信號，激光束與所述工業(yè)相機（2）鏡頭主光軸保持空間平行，且激光光束與機床主軸（13）的軸線垂直，所述光電傳感器（7）的信號輸出端與所述集中控制系統(tǒng)的信號接收端連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的視頻與激光融合的旋轉(zhuǎn)刀具在線自動檢測裝置，其特征在于：在所述工業(yè)相機（2）的鏡頭前端外側(cè)安裝了保護鏡（3）。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的視頻與激光融合的旋轉(zhuǎn)刀具在線自動檢測裝置，其特征在于：在所述保護鏡（3）的外側(cè)、所述激光發(fā)射器（6）的激光發(fā)射端外側(cè)和所述光電傳感器（7）的激光接收端外側(cè)皆設(shè)置有噴吹高壓氣體的吹氣口（4），在所述殼體（1）外部設(shè)置有高壓氣體進氣管（8），所述高壓氣體進氣管（8）通過設(shè)置于所述殼體（1）內(nèi)部的高壓氣體通道（9）與所述吹氣口（4）連通。

5.根據(jù)權(quán)利要求2～4中任意一項所述的視頻與激光融合的旋轉(zhuǎn)刀具在線自動檢測裝置，其特征在于：所述激光發(fā)射器（6）和所述光電傳感器（7）之間的激光束與所述工業(yè)相機（2）的鏡頭軸線采用空間上下布局或水平布局。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的視頻與激光融合的旋轉(zhuǎn)刀具在線自動檢測裝置，其特征在于：所述激光發(fā)射器（6）和所述光電傳感器（7）之間的激光束與所述工業(yè)相機（2）的鏡頭軸線采用空間上下布局，并分別通過所述裝置支架與所述裝置基座（11）固定連接。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的視頻與激光融合的旋轉(zhuǎn)刀具在線自動檢測裝置，其特征在于：在進行刀具整體測量裝置的在線標(biāo)定時，依據(jù)機床主軸（13）的具體運動方式，使所述標(biāo)定靶物（10）與所述刀具整體測量裝置形成相對運動，構(gòu)成虛擬的空間三維標(biāo)定靶物，在每個位置獲取所述標(biāo)定靶物（10）的圖像數(shù)據(jù)，通過所述標(biāo)定靶物（10）的空間三維點和所述標(biāo)定靶物（10）的圖像上特征點的對應(yīng)關(guān)系，獲取所述刀具整體測量裝置相對于所述機床主軸（13）坐標(biāo)系的空間位置和姿態(tài)。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的視頻與激光融合的旋轉(zhuǎn)刀具在線自動檢測裝置，其特征在于：所述刀具（12）為銑刀或鉆頭。

9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的視頻與激光融合的旋轉(zhuǎn)刀具在線自動檢測裝置，其特征在于：所述漫反射背光光源（5）為頻閃光源。

10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的視頻與激光融合的旋轉(zhuǎn)刀具在線自動檢測裝置，其特征在于：所述標(biāo)定靶物（10）上的特征圖案為圓環(huán)或角點。