[發明專利]一種非接觸式立銑刀側刃磨損形貌在機檢測實驗臺及方法

在審

• 申請號: 202111154780.1
• 申請日: 2021-09-29
• 公開（公告）號: CN113899311A
• 公開（公告）日: 2022-01-07
• 發明（設計）人: 田穎;郜占旭;楊利明;王太勇
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;G01B11/24
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 劉子文

本發明公開一種非接觸式立銑刀側刃磨損形貌在機檢測實驗臺及方法，實驗臺包括檢測控制與實現模塊、三軸運動控制器、線激光掃描測微儀﹑工業顯微鏡、側姿調節氣缸、電動旋轉平臺、立銑刀夾具、光學平臺及固定座；固定座通過四個支撐腿設置于光學平臺上，三軸運動控制器安裝在固定座上，三軸運動控制器的執行端安裝有側姿調節氣缸,側姿調節氣缸的執行端安裝有線激光掃描測微儀；光學平臺上與線激光掃描測微儀的相對位置上設有電動旋轉平臺，電動旋轉平臺的旋轉臺面上安裝有立銑刀夾具，立銑刀夾具確保待測立銑刀垂直于光學平臺；線激光掃描測微儀的激光中心法線方向安裝有工業顯微鏡，工業顯微鏡與光學平臺固定連接。

技術領域

本發明涉及機械技術中的刀具檢測設備技術領域，更具體的說，是涉及一種利用線激光邊緣檢測技術和機器視覺多傳感器集成裝置設計及多源信息融合數據獲取方法。

背景技術

由于立銑刀側刃刀尖部位時常出現刀尖結構破損缺失或月牙洼磨損，以及立銑刀側刃螺旋分布的復雜空間形貌和實際拍攝條件中復雜光照等因素的限制，采取單一機器視覺檢測方法會造成刀尖區域圖像信息不完整的問題，若采取單一線激光邊緣檢測方法時又會造成立銑刀磨損狀態評價不直觀，難以對立銑刀狀態做出迅速反應，因此很難實現對立銑刀磨損狀態的準確評價。

發明內容

本發明的目的是針對現有檢測裝置技術中存在的裝置和技術缺陷，而提出一種利用雙傳感器集成技術獲取立銑刀側刃磨損狀態詳細數據的實驗裝置，其具有線激光軸向掃描功能和工業顯微鏡雙光強取景功能，獲取待測立銑刀直徑變化數據以及雙光強下各側刃磨損二維照片數據，通過數據融合反映立銑刀磨損狀態。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種非接觸式立銑刀側刃磨損形貌在機檢測實驗臺，包括檢測控制與實現模塊、三軸運動控制器、線激光掃描測微儀﹑工業顯微鏡、側姿調節氣缸、電動旋轉平臺、立銑刀夾具、光學平臺及固定座；所述固定座通過四個支撐腿設置于光學平臺上，所述三軸運動控制器安裝在所述固定座上，所述三軸運動控制器的執行端安裝有所述側姿調節氣缸,所述側姿調節氣缸的執行端安裝有所述線激光掃描測微儀；所述光學平臺上與所述線激光掃描測微儀的相對位置上設有電動旋轉平臺，所述電動旋轉平臺的旋轉臺面上安裝有所述立銑刀夾具，立銑刀夾具確保待測立銑刀垂直于光學平臺；所述線激光掃描測微儀的激光中心法線方向安裝有所述工業顯微鏡，所述工業顯微鏡與所述光學平臺固定連接。

進一步的，所述工業顯微鏡包括CCD工業相機、鏡頭、環形光源、可調節支架、磁吸底座，所述環形光源安裝于所述鏡頭前端，以調節環境亮度，所述鏡頭后端安裝所述CCD工業相機且三者中心位于同一軸線，所述鏡頭與所述可調節支架連接，所述磁吸底座為方形，上方與所述可調節支架連接，且所述磁吸底座后安裝有磁力開關，通過磁力開關實現與所述光學平臺實現無縫隙固定連接；經初始位置標定后，所述電動旋轉平臺每90°暫停兩秒，并通過所述環形光源改變環境光強，實現待測立銑刀四個側刃在強光和常光兩種環境下磨損照片的獲取，經圖像處理后進而得到銑刀磨損量。

進一步的，三軸運動控制器包括X軸臂、Y軸臂和Z軸臂；X軸臂、Y軸臂和Z軸臂的一側均設有滑軌，X軸臂位于最下端與固定座固定連接，Y軸臂滑動連接于X軸臂的滑軌，Y軸臂懸空端通過滑塊和導軌與固定座滑動連接，以保證Y軸臂在運動過程的穩定性，防止發生抖動；Z軸臂滑動連接于Y軸臂的滑軌，Z軸臂作為三軸運動控制器的執行端，安裝有側姿調節氣缸。

本發明還提供一種非接觸式立銑刀側刃磨損形貌在機檢測方法，包括以下步驟：

(1)通過三軸運動控制器控制所述線激光掃描測微儀沿著三軸運動控制器的Z軸臂自上而下移動，所述檢測控制與實現模塊剛出現數據時則為待測銑刀刀尖位置即測量初始位置，記錄此時該位置Z軸臂坐標即完成所述線激光掃描測微儀初始位置標定；調節述所工業顯微鏡像素并通過所述電動旋轉平臺緩慢旋轉至所述工業顯微鏡完整清晰獲取待測銑刀側刃圖像，記錄此時所述電動旋轉平臺位置即完成所述工業顯微鏡初始位置標定；