[發明專利]電子攝像式刀具預調設備及測量方法

有效

• 申請號: 201610506914.4
• 申請日: 2016-06-29
• 公開（公告）號: CN105922080B
• 公開（公告）日: 2018-03-16
• 發明（設計）人: 劉今越;李洋;劉佳斌
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: B23Q15/22
• 分類號: B23Q15/22;B23Q17/22
• 代理公司: 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙)12210
• 代理人: 李濟群,付長杰

1.一種電子攝像式刀具預調設備，其特征在于該設備包括Y向平移機構、檢測機構、X向平移機構、Z向主軸機構和驅動模塊；X向平移機構上部與Y向平移機構下部固定連接，所述檢測機構與Y向平移機構連接，檢測機構的下方設置Z向主軸機構；通過驅動模塊控制Y向平移機構、檢測機構、X向平移機構和Z向主軸機構進行動作；

所述Y向平移機構包括立柱，Y向伺服電機、Y向同步帶、Y向無牙螺桿、Y向光柵尺、Y向導軌、Y向滑塊、Y向滑臺、Y向限位開關、Y向限位擋板、連接帶、軸承、Y向微調輪和檢測機構配重塊；所述立柱為矩形框架，背面為凹形，在立柱正面上安裝有Y向導軌，Y向滑臺通過Y向滑塊固定在Y向導軌上，Y向滑臺可沿Y向導軌移動；所述連接帶一端與檢測機構配重塊連接，另一端與Y向滑臺連接，連接帶經過軸承將檢測機構配重塊與Y向滑臺形成平衡，所述Y向無牙螺桿位于立柱側面，并通過Y向同步帶與Y向伺服電機連接；在Y向無牙螺桿的下方安裝有Y向微調輪，通過旋轉Y向微調輪可以微調Y向滑臺的位置；在立柱側面上，沿Y向導軌邊緣設置有兩個Y向限位開關，在Y向滑臺上設有Y向限位擋板；所述Y向光柵尺安裝在立柱的側面，Y向光柵尺的讀數頭與Y向滑臺相對固定連接；

所述X向平移機構包括底座、X向導軌、X向滑塊、X向滑臺、X向無牙螺桿、X向光柵尺、X向伺服電機、X向同步帶、X向限位開關、X向限位擋板、X向微調輪和微調輪同步帶；所述底座上方設有一凹槽，在凹槽上方兩側安裝有X向導軌，Y向平移機構中立柱的底部固定在X向滑臺上，X向滑臺通過X向滑塊固定在X向導軌上，X向滑臺可沿X向導軌移動；所述X向無牙螺桿位于凹槽內，并通過X向同步帶與X向伺服電機連接；所述X向微調輪固定在底座上，X向微調輪通過X向微調傳送帶帶動X向無牙螺桿轉動；在底座上沿X向導軌邊緣設置有兩個X向限位開關，在X向滑臺上設有X向限位擋板；Y向無牙螺桿和X向無牙螺桿均與D電磁閥連接；

所述檢測機構包括支架、CCD相機、平面背光光源和D電磁閥開關；所述支架呈凹形結構，支架的凹形底面與Y向滑臺固定，在Y向滑臺的帶動下可沿Y向導軌上下滑動；在支架的兩側分別固定連接有CCD相機和平面背光光源，CCD相機和平面背光光源正對設置；在支架側面還設置有D電磁閥開關；

所述Z向主軸機構包括Z向主軸旋轉機構、定位板、A氣缸、A連接桿、A連接桿固定端、B氣缸、B連接桿、B連接桿固定端、C氣缸、C連接桿、C連接桿固定端、Z向伺服電機、Z向同步帶和基準點標志，所述Z向主軸旋轉機構包括電動軸套、主軸錐孔、變徑套、手輪、刀柄和刀柄夾頭；所述A氣缸用于提供Z向主軸旋轉機構中刀柄鎖緊的驅動力，所述B氣缸用于提供變徑套鎖緊的驅動力，所述C氣缸用于提供主軸錐孔鎖緊的驅動力；

所述驅動模塊包括工控機、運動控制卡、X向驅動器、Y向驅動器、Z向驅動器、數據采集卡、繼電器、A電磁閥、B電磁閥、C電磁閥和D電磁閥；所述工控機分別與運動控制卡、數據采集卡、CCD相機和繼電器連接；X向驅動器、Y向驅動器和Z向驅動器分別與X向伺服電機、Y向伺服電機和Z向伺服電機連接，所述繼電器分別通過A電磁閥、B電磁閥和C電磁閥與A氣缸、B氣缸和C氣缸相應連接，繼電器同時與平面背光光源連接，D電磁閥同時與X向無牙螺桿和Y向無牙螺桿連接；所述數據采集卡同時與X向光柵尺和Y向光柵尺連接；

驅動模塊分為人工檢測方式和自動檢測方式，在人工檢測方式中，需將無牙螺桿切換為快速移動方式，將CCD相機移動到待檢測刀具并選擇類型而后由設備完成檢測；而自動檢測方式則是經人工選取待檢測刀具的位置以及形狀后，進行記錄，之后設備便可全自動對該類型的刀具進行檢測。

2.根據權利要求1所述的電子攝像式刀具預調設備，其特征在于所述Y向導軌的兩端的側面上還設置有Y向限位擋塊，在X向導軌的前后兩端安裝有X向限位擋塊。

3.一種電子攝像式刀具測量方法，該方法采用權利要求1或2所述的設備，步驟是：首先通過X向伺服電機和Y向伺服電機帶動檢測機構移動到待檢測刀具所需檢測的位置，并由Z向伺服電機帶動Z向主軸旋轉機構旋轉，從而將待檢測刀具旋轉到檢測位置以及最佳取像角度，由CCD相機采集待檢測刀具的圖像后，根據X向光柵尺和Y向光柵尺的反饋位置以及待檢測刀具在圖像中的位置確定待檢測刀具的幾何數據，在選取待檢測刀具形狀的基礎上，通過角點檢測以及輪廓斜率檢測，驅動模塊可自動識別待檢測刀具輪廓中的圓弧及直線，并采用最小二乘擬合法對圓弧以及直線進行擬合，計算直線度、圓弧半徑、角度數據，至此實現對待檢測刀具的檢測。