[發(fā)明專利]視頻與激光融合的旋轉刀具在線自動檢測裝置

有效

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• 申請日: 2012-02-28
• 公開（公告）號: CN102581700A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發(fā)明（設計）人: 張曦;鮑晟;李來維;程祥
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: B23Q17/09
• 分類號: B23Q17/09;B23Q17/24
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 陸聰明

技術領域

本發(fā)明涉及一種加工刀具檢測裝置，特別是一種旋轉刀具在線自動檢測裝置。

背景技術

在使用銑刀等回轉體刀具進行切削前，有必要對刀具進行檢測確定其相關信息，包括長度與半徑偏置、刀具的跳動、切削刃的破損狀況等，以保證加工的質量和可靠性，并預防事故的發(fā)生。對于刀具的檢測，

目前主要存在三種方法：一是運用對刀儀進行離線非接觸測量，二是在線進行接觸式測量，三是采用激光在線對刀系統進行測量。這些方法雖然已在生產現場廣泛使用，但存在如下缺陷：

1.采用對刀儀進行離線測量時，首先，刀具的長度與半徑偏置的測量結果一般需要人工輸入到CNC控制器，效率低，易出錯。第二，不能考慮刀具在主軸上的裝卡誤差和主軸的跳動誤差，因此不能檢測出刀具在機床上高速旋轉時的綜合跳動誤差。第三，只能在加工前和加工結束后離線檢測切削刃的破損情況，而對加工中的刀具破損無法檢測，因此無法預防由于刀具破損而引發(fā)的事故。

2.在線采用接觸式方法測量時，主要用于刀具的長度和半徑偏置測量，不便檢測出刀具的跳動和破損狀況。此外，由于需要接觸，測量效率低，測量裝置有磨損。?

3.采用激光在線對刀系統時，采用光的遮擋原理，因此刀具的移動速度和測量精度直接相關，由于事先不知道刀具的邊緣位置，為了保證測量精度，刀具需要以較慢的移動速度接近激光束，從而影響了測量；對刀具進行破損檢測和偏置測量時，有時需要沿著刀具輪廓進行檢測，需要事先人工指定刀具的輪廓形狀，因此不方便對復雜形狀的刀具進行測量，對于輪廓形狀未知的刀具，則無法測量。

發(fā)明內容

為了能克服上述回轉體刀具自動檢測時存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種視頻與激光融合的在線自動檢測裝置，該檢測裝置能夠在刀具旋轉的狀態(tài)下，自動測量刀具的長度與半徑偏置、刀具跳動和切削刃的破損狀況。

為達到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用下述技術方案：

一種視頻與激光融合的旋轉刀具在線自動檢測裝置，包括殼體、裝置基座、刀具光學檢測系統、集中控制系統和刀具磨損警報系統，裝置基座固定安裝在刀具的機床的工作臺上，刀具光學檢測系統安裝于殼體和裝置基座形成的設備腔體內，刀具光學檢測系統通過裝置支架固定安裝于裝置基座上，刀具光學檢測系統的數據信號輸出端與集中控制系統的信號接收端連接，集中控制系統的報警指令信號輸出端與刀具磨損警報系統的信號接收端信號連接，殼體形成凹形輪廓結構，凹形輪廓結構的下凹空間形成旋轉刀具在線自動檢測的工作空間，刀具光學檢測系統包括刀具整體測量裝置和刀具局部測量裝置，刀具整體測量裝置為面陣型圖像傳感器系統，刀具局部測量裝置為激光測量感應裝置，刀具整體測量裝置采集整體刀具的圖像數據，進而確定刀具的三維模型和位置，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節(jié)數據，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，刀具的機床主軸裝有標定靶物，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定。

刀具整體測量裝置為工業(yè)相機，工業(yè)相機在殼體形成凹形輪廓結構的凹槽的一側的設備空間內，在凹槽相對的另一側面上設有漫反射背光光源，漫反射背光光源通過裝置支架固定安裝于裝置基座上，工業(yè)相機的鏡頭透過殼體上開設的窗口與漫反射背光光源相對應，工業(yè)相機的鏡頭能接收到漫反射背光光源發(fā)出的均勻柔光；刀具局部測量裝置包括激光發(fā)射器和光電傳感器，激光發(fā)射器的激光發(fā)射端和光電傳感器的激光接收端通過在殼體形成凹形輪廓結構的凹槽的兩側上開設的窗口相對應，光電傳感器接受激光發(fā)射器發(fā)射的激光光束信號，激光束與工業(yè)相機鏡頭主光軸保持空間平行，且激光光束與機床主軸的軸線垂直，光電傳感器的信號輸出端與集中控制系統的信號接收端連接。

在上述工業(yè)相機的鏡頭前端外側安裝了保護鏡。

在上述保護鏡的外側、激光發(fā)射器的激光發(fā)射端外側和光電傳感器的激光接收端外側皆設置有噴吹高壓氣體的吹氣口，在殼體外部設置有高壓氣體進氣管，高壓氣體進氣管通過設置于殼體內部的高壓氣體通道與吹氣口連通。

上述激光發(fā)射器和光電傳感器之間的激光束與工業(yè)相機的鏡頭軸線采用空間上下布局或水平布局。

上述激光發(fā)射器和光電傳感器之間的激光束與工業(yè)相機的鏡頭軸線采用空間上下布局，并分別通過裝置支架與裝置基座固定連接。