[发明专利]视频与激光融合的旋转刀具在线自动检测装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种加工刀具检测装置，特别是一种旋转刀具在线自动检测装置。

背景技术

在使用铣刀等回转体刀具进行切削前，有必要对刀具进行检测确定其相关信息，包括长度与半径偏置、刀具的跳动、切削刃的破损状况等，以保证加工的质量和可靠性，并预防事故的发生。对于刀具的检测，

目前主要存在三种方法：一是运用对刀仪进行离线非接触测量，二是在线进行接触式测量，三是采用激光在线对刀系统进行测量。这些方法虽然已在生产现场广泛使用，但存在如下缺陷：

1.采用对刀仪进行离线测量时，首先，刀具的长度与半径偏置的测量结果一般需要人工输入到CNC控制器，效率低，易出错。第二，不能考虑刀具在主轴上的装卡误差和主轴的跳动误差，因此不能检测出刀具在机床上高速旋转时的综合跳动误差。第三，只能在加工前和加工结束后离线检测切削刃的破损情况，而对加工中的刀具破损无法检测，因此无法预防由于刀具破损而引发的事故。

2.在线采用接触式方法测量时，主要用于刀具的长度和半径偏置测量，不便检测出刀具的跳动和破损状况。此外，由于需要接触，测量效率低，测量装置有磨损。 

3.采用激光在线对刀系统时，采用光的遮挡原理，因此刀具的移动速度和测量精度直接相关，由于事先不知道刀具的边缘位置，为了保证测量精度，刀具需要以较慢的移动速度接近激光束，从而影响了测量；对刀具进行破损检测和偏置测量时，有时需要沿着刀具轮廓进行检测，需要事先人工指定刀具的轮廓形状，因此不方便对复杂形状的刀具进行测量，对于轮廓形状未知的刀具，则无法测量。

发明内容

为了能克服上述回转体刀具自动检测时存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种视频与激光融合的在线自动检测装置，该检测装置能够在刀具旋转的状态下，自动测量刀具的长度与半径偏置、刀具跳动和切削刃的破损状况。

为达到上述发明目的，本发明采用下述技术方案：

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、装置基座、刀具光学检测系统、集中控制系统和刀具磨损警报系统，装置基座固定安装在刀具的机床的工作台上，刀具光学检测系统安装于壳体和装置基座形成的设备腔体内，刀具光学检测系统通过装置支架固定安装于装置基座上，刀具光学检测系统的数据信号输出端与集中控制系统的信号接收端连接，集中控制系统的报警指令信号输出端与刀具磨损警报系统的信号接收端信号连接，壳体形成凹形轮廓结构，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，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，刀具整体测量装置为面阵型图像传感器系统，刀具局部测量装置为激光测量感应装置，刀具整体测量装置采集整体刀具的图像数据，进而确定刀具的三维模型和位置，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，刀具的机床主轴装有标定靶物，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。

刀具整体测量装置为工业相机，工业相机在壳体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，漫反射背光光源通过装置支架固定安装于装置基座上，工业相机的镜头透过壳体上开设的窗口与漫反射背光光源相对应，工业相机的镜头能接收到漫反射背光光源发出的均匀柔光；刀具局部测量装置包括激光发射器和光电传感器，激光发射器的激光发射端和光电传感器的激光接收端通过在壳体形成凹形轮廓结构的凹槽的两侧上开设的窗口相对应，光电传感器接受激光发射器发射的激光光束信号，激光束与工业相机镜头主光轴保持空间平行，且激光光束与机床主轴的轴线垂直，光电传感器的信号输出端与集中控制系统的信号接收端连接。

在上述工业相机的镜头前端外侧安装了保护镜。

在上述保护镜的外侧、激光发射器的激光发射端外侧和光电传感器的激光接收端外侧皆设置有喷吹高压气体的吹气口，在壳体外部设置有高压气体进气管，高压气体进气管通过设置于壳体内部的高压气体通道与吹气口连通。

上述激光发射器和光电传感器之间的激光束与工业相机的镜头轴线采用空间上下布局或水平布局。

上述激光发射器和光电传感器之间的激光束与工业相机的镜头轴线采用空间上下布局，并分别通过装置支架与装置基座固定连接。