[实用新型]基于红外热成像的机床切削热监控系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种监控系统，特别是一种基于红外热成像的机床切削热监控系统。

背景技术

在高速切削加工中，几乎所有的切削力所做的功均转化成了热；主变形区内的高温使得加工件材料被软化，从而使得切削力及进一步切削所需要的能量降低；次变形区内的高温又改变了刀—屑的摩擦状况而影响到两者的接触特性，进而对主、次变形区的形状和位置、最高位都出现的位置以及刀具与材料间温度的分配等产生影响。由此可见，切削热及温度问题都是研究高速切削的重要内容之一，也是进行高速切削工艺分析和优化的主要依据。

对目前的切削温度测量方法主要分为三种，包括热电偶法、光辐射法、热辐射法等几种常用的切削方法。热红外辐射法根据物体表面辐射出的热能，测量物体表面的温度，既可测量温度场，也可测量单点温度。但由于切屑的干扰，测量位置必须谨慎选择。大多数金属在高温氧化后的表面辐射率都有很大变化，也会影响到测量结果。使用红外辐射高温计可测定刀具或工件表面的温度分布。红外探测器将接收的红外线转换为电信号，经线性化处理后即可获得相应的温度值。

本发明装置为“防抖动切削温度测量装置”，当红外测温装置放置于机床平台上进行监测时，车刀于零件上加工会使车床平台产生震动，从而使热红外测温镜头晃动，对检测切削区域的温度场监测范围偏差，导致监测的温度精度不高。本装置是一种辅助监测的装置，一种能消除加工平台抖动带来的影响，同时可以装夹手持式热红外仪的试验台。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种基于红外热成像的机床切削热监控系统，以克服监测机床加工过程中的切削温度检测时由操作平台晃动、不稳引起的数据误差等缺陷。

本实用新型解决其技术问题采用以下的技术方案：

本实用新型提供的基于红外热成像的机床切削热监控系统，其由依次连接的底座、支撑杆、固定座、连接杆，与连接杆杆体上相连的万向球轴承、陀螺仪，以及安装在连接杆杆体头端的红外线热成像仪组成，其中：底座设有与外接电路相连的电源线；固定座通过支撑杆与底座相连，红外线热成像仪与陀螺仪安装于万向球轴承上，万向球轴承通过连接杆与固定座相连。

所述的底座内部装有集成电路板，该电路板上的电源接口通过电源线与外接电源相连。

所述的集成电路板上设有单片机电路，该电路包括单片机和线路。

所述的连接杆有多根，均匀分布在固定座的侧边。

所述的连接杆，其内端头通过铰接方式与固定座侧边相连；其杆体上各装有一个万向球轴承和陀螺仪；其外端头通过螺栓锁紧方式各装有一个红外线热成像仪。

所述的万向球轴承采用用于控制红外热成像仪与压电陀螺仪运动的万向球轴承。

所述的陀螺仪采用用于控制红外热成像仪运动的压电陀螺仪。

所述的支撑杆，其两端通过螺栓连接方式分别与底座、固定座的中心处相连。

本实用新型与现有技术相比具有以下的主要有益效果：

1.将技术已相对成熟，但尚未被大规模运用于工业领域的热成像技术创新性的用于切削热的测量和监控研究。

2.结合热红外成像仪，通过加装视频采集通路，达到实时、精确监控切削加工过程中切削热的应用的目标。

3、由于其可以防止镜头抖动，极大的提升了测量精度。通过安装于红外线热成像仪上的陀螺仪来保证三个红外线热成像镜头始终以所设定的角度对准刀具的相应位置，防止切削加工中所产生的振动对刀具温度测量位置的影响；

4、方便操作，稳定可靠；机械结构简单易于加工制造维修，价格低廉；

5、使用三个红外线热成像镜头从不同角度对刀具的切削温度进行测量，并进行拟合，解决了使用单个红外线热成像镜头所测量的温度误差较大的问题；当切屑挡住单个红外线热成像镜头时，其余2个红外线热成像镜头仍能准确测量刀具温度，并通过最终的拟合消除了切屑挡住单个红外线热成像镜头时所产生的影响；

6、将手持式热成像仪的适用范围进一步扩大。红外热像仪的应用范围极其广泛，并且随着红外技术的不断发展及普及，新的应用被不断开发，目前主要有一下几个应用大类：设备维修，机械机电设备，研发、建筑专用。由于被测物的地域环境差异，手持式的热成像仪应用更加广泛、普遍。同时，相比于专业性低，温差范围小的高精度热成像仪来说，手持式热成像仪价格更加低廉。车削加工，铣削加工的过程中，手持的热成像仪同样可以完成温度检测，但是用普通三脚架或手持会使红外镜头抖动出现测温偏差。使用本系统可以避免抖动。