[发明专利]视频与激光融合的旋转刀具在线自动检测装置

权利要求书

1.一种视频与激光融合的旋转刀具在线自动检测装置，包括壳体（1）、装置基座（11）、刀具光学检测系统、集中控制系统和刀具磨损警报系统，所述装置基座（11）固定安装在刀具（12）的机床的工作台上，所述刀具光学检测系统安装于所述壳体（1）和所述装置基座（11）形成的设备腔体内，所述刀具光学检测系统通过装置支架固定安装于所述装置基座（11）上，所述刀具光学检测系统的数据信号输出端与所述集中控制系统的信号接收端连接，所述集中控制系统的报警指令信号输出端与所述刀具磨损警报系统的信号接收端信号连接，其特征在于：所述壳体（1）形成凹形轮廓结构，凹形轮廓结构的下凹空间形成旋转刀具在线自动检测的工作空间，所述刀具光学检测系统包括刀具整体测量装置和刀具局部测量装置，所述刀具整体测量装置为面阵型图像传感器系统，所述刀具局部测量装置为激光测量感应装置，所述刀具整体测量装置采集整体刀具的图像数据，进而确定刀具（12）的三维模型和位置，所述刀具局部测量装置在加工前、后和切削间隙采集刀具局部细节数据，进而获取刀具的半径和长度偏置、刀具跳动或切削刃破损状况，刀具（12）的机床主轴（13）装有标定靶物（10），在进行测量前，要先进行刀具整体测量装置和刀具局部测量装置的在线标定。

2.根据权利要求1所述的视频与激光融合的旋转刀具在线自动检测装置，其特征在于：所述刀具整体测量装置为工业相机（2），所述工业相机（2）在所述壳体（1）形成凹形轮廓结构的凹槽的一侧的设备空间内，在凹槽相对的另一侧面上设有漫反射背光光源（5），所述漫反射背光光源（5）通过装置支架固定安装于所述装置基座（11）上，所述工业相机（2）的镜头透过所述壳体（1）上开设的窗口与所述漫反射背光光源（5）相对应，所述工业相机（2）的镜头能接收到所述漫反射背光光源（5）发出的均匀柔光；

所述刀具局部测量装置包括激光发射器（6）和光电传感器（7），所述激光发射器（6）的激光发射端和所述光电传感器（7）的激光接收端通过在所述壳体（1）形成凹形轮廓结构的凹槽的两侧上开设的窗口相对应，所述光电传感器（7）接受所述激光发射器（6）发射的激光光束信号，激光束与所述工业相机（2）镜头主光轴保持空间平行，且激光光束与机床主轴（13）的轴线垂直，所述光电传感器（7）的信号输出端与所述集中控制系统的信号接收端连接。

3.根据权利要求2所述的视频与激光融合的旋转刀具在线自动检测装置，其特征在于：在所述工业相机（2）的镜头前端外侧安装了保护镜（3）。

4.根据权利要求3所述的视频与激光融合的旋转刀具在线自动检测装置，其特征在于：在所述保护镜（3）的外侧、所述激光发射器（6）的激光发射端外侧和所述光电传感器（7）的激光接收端外侧皆设置有喷吹高压气体的吹气口（4），在所述壳体（1）外部设置有高压气体进气管（8），所述高压气体进气管（8）通过设置于所述壳体（1）内部的高压气体通道（9）与所述吹气口（4）连通。

5.根据权利要求2～4中任意一项所述的视频与激光融合的旋转刀具在线自动检测装置，其特征在于：所述激光发射器（6）和所述光电传感器（7）之间的激光束与所述工业相机（2）的镜头轴线采用空间上下布局或水平布局。

6.根据权利要求5所述的视频与激光融合的旋转刀具在线自动检测装置，其特征在于：所述激光发射器（6）和所述光电传感器（7）之间的激光束与所述工业相机（2）的镜头轴线采用空间上下布局，并分别通过所述装置支架与所述装置基座（11）固定连接。

7.根据权利要求5所述的视频与激光融合的旋转刀具在线自动检测装置，其特征在于：在进行刀具整体测量装置的在线标定时，依据机床主轴（13）的具体运动方式，使所述标定靶物（10）与所述刀具整体测量装置形成相对运动，构成虚拟的空间三维标定靶物，在每个位置获取所述标定靶物（10）的图像数据，通过所述标定靶物（10）的空间三维点和所述标定靶物（10）的图像上特征点的对应关系，获取所述刀具整体测量装置相对于所述机床主轴（13）坐标系的空间位置和姿态。

8.根据权利要求5所述的视频与激光融合的旋转刀具在线自动检测装置，其特征在于：所述刀具（12）为铣刀或钻头。

9.根据权利要求5所述的视频与激光融合的旋转刀具在线自动检测装置，其特征在于：所述漫反射背光光源（5）为频闪光源。

10.根据权利要求7所述的视频与激光融合的旋转刀具在线自动检测装置，其特征在于：所述标定靶物（10）上的特征图案为圆环或角点。