[发明专利]基于CCD的刀具磨破损在线检测装置及其检测方法

说明书

一种基于CCD刀具磨破损在线检测装置及其检测方法，该装置包括采集箱、工控机和显示器，采集箱内设置有工业相机、双远心镜头、环形光源和三棱镜，工业相机、双远心镜头、工控机和显示器依次连接。该装置的检测方法包括以下步骤：(1)使整个装置随机床X轴向和Y轴向运动；(2)使整个装置运行至刀具下方；使刀具下降并穿过采集箱，停置在三棱镜上方；(4)标定完成后，固定住工业相机，使三棱镜与工业相机平齐；(5)一次性采集全部底刃图像；(6)调节三棱镜高度，低速旋转采集侧刃图像；(7)工控机对采集的刃部图像进行数据处理。本发明集成于一个相机，视觉非接触在线检测，避免二次装夹，提高了精度和效率；安装方便、操作简单。

技术领域

本发明涉及一种机床在线精确获得刀具磨破损区域的磨损长度、宽度、面积等的检测装置及其检测方法，属于刀具磨破损检测技术领域。

背景技术

刀具作为数控机床用于加工精密零件的专业工具，对其磨损状态的有效监控不仅能发挥刀具寿命潜能，而且是推进智能制造发展的有效途径。目前的刀具磨破损检测方法有一定局限性：

第一.工业生产中磨损检测主要凭工人的经验进行判断，往往刀具磨损量已超过磨钝标准，影响工件的加工质量；或者在固定时间内换刀，而磨损量并未达到磨钝标准而换刀，造成刀具浪费；

第二.工程应用中采用传感器采集力、振动、声发射、电流等信号间接监测刀具磨损状态，但无法对磨损信号精准量化，对是否换刀提供有力支持；

第三.目前采用的检测装置不适用于实际生产工况，需要利用显示镜离线测量刀具磨损量。为保证主轴系统能够安全可靠地运转，主轴-刀柄-刀具结合面需要具有高几何精度、高重复装卡精度及高刚度等特性，结合面对高速主轴系统动力学特性有着重要的影响；并且考虑到工厂实际生产工况，刀具储存在刀库，主轴-刀具-刀柄结合面已定位，按照现有的测量方案，需要刀具先从刀库卸刀，然后再从刀柄卸下，二次装夹需要重复定位，降低了效率、增大了误差，对刀具磨损量的精度有直接影响。

发明内容

本发明针对现有刀具磨破损检测技术存在的不足，提供一种测量精度高、效率高的基于CCD的刀具磨破损在线检测装置，同时提供该装置的检测方法。

本发明的基于CCD刀具磨破损在线检测装置，采用以下技术方案：

该装置，包括采集箱、工控机和显示器，采集箱内设置有CCD工业相机、双远心镜头、环形光源和三棱镜，CCD工业相机、双远心镜头、工控机和显示器依次连接。

所述采集箱包括底座以及设置在底座上的箱体，箱体包括前后左右四个侧箱门和一个顶箱门，顶箱门上设置有刀具在线检测的入口，入口处装有毛刷(对用气泵初次清理切削液和切屑的刀具进行再次清理)。

所述采集箱的底座上设置有相机横向移动机构和三棱镜Y向移动机构，相机横向移动机构上设置有相机纵向移动机构，所述CCD工业相机安装在相机纵向移动机构上；三棱镜Y向移动机构上设置有三棱镜X向移动机构，三棱镜X向移动机构上设置有三棱镜Z向移动机构，所述三棱镜安装在三棱镜Z向移动机构上。

所述相机横向移动机构，包括横向导轨、横向滑块及横向滑块移动机构，横向滑块和横向滑块移动机构均设置在横向导轨上，横向滑块与横向滑块移动机构连接。横向滑块移动机构采用丝杠螺母副机构，横向导轨上设置有锁定横向滑块位置的横向锁紧螺钉。横向导轨上还设置有用于观察横向滑块位置的横向标尺。

所述相机纵向移动机构，包括纵向导轨、纵向滑块和纵向滑块移动机构，纵向导轨设置在横向滑块上，纵向滑块和纵向滑块移动机构均设置在纵向导轨上，纵向滑块与纵向滑块移动机构连接。纵向滑块移动机构采用丝杠螺母副机构。纵向导轨上设置有锁定纵向滑块位置的纵向锁紧螺钉，纵向导轨上还设置有用于观察纵向滑块位置的纵向标尺。