[发明专利]一种用于制造物联网的切削刀具磨损在位测量装置及方法

说明书

本发明提出了一种用于制造物联网的切削刀具磨损在位测量装置及方法，实现了对制造物联网中切削刀具磨损的在位测量，从而提高刀具磨损测量的效率和准确率。该测量装置包括数控机床主轴；刀具，其为待检测对象并安装于数控机床主轴上，刀具具有侧刃和底刃，数控机床主轴驱动刀具旋转或在Z轴方向上往复直线运动；远心镜头和CCD工业相机，其个数为两组并分别朝向刀具的侧刃和底刃，用于对刀具进行拍照，远心镜头和CCD工业相机还能够在X轴方向和Z轴方向上往复直线运动；工控机，其包含相机通讯模块、机床通讯模块、图像处理与磨损量计算模块，工控机用于控制CCD工业相机、数控机床主轴的动作，并能够对CCD工业相机拍摄的照片进行处理。

技术领域

本发明涉及数控机床刀具磨损测量技术领域，主要是刀具磨损量测量方法、系统及装置，尤其涉及一种用于制造物联网的切削刀具磨损在位测量装置及方法。

背景技术

在金属切削过程中，作为与工件直接接触的部分，切削刀具磨损是一种普遍存在不可避免的现象，且随着加工时长的增加而不断增加。随着航空航天技术的快速发展，对零件的材料、结构、加工精度等提出了更高的要求，航空航天难加工材料具有结构复杂、去除量大等特点，因此对切削刀具磨损测量提出了更高的要求。据工业统计数据表明，由于切削刀具过度磨损且未被及时发现而造成零件报废、机床故障停机的比例达到1/3。此外，切削刀具的磨损对于机床寿命甚至操作人员的人身安全都有重要的影响。因此，准确高效地测量切削刀具磨损对于降低成本、提高生产效率和生产质量具有重要意义。

切削刀具磨损监测方法分为间接检测法和直接检测法，间接检测方法一般是通过监测与切削刀具磨损量直接相关的切削力、振动、声发射等传感信号，以此来判断切削刀具当前的磨损状态，该方法存在很大的随机性，且只能定性的检测切削刀具所处磨损状态；直接检测法通常是指基于机器视觉的检测方法，直接检测法按照原理可分为基于结构光技术的三维检测方法和基于普通二维相机的视觉方法；按照检测方式分为离线检测和在位检测，离线检测需要机床停机且将切削刀具取下送入专门的检测车间进行检测，虽然检测精度较高，但是检测效率低下，且拆装切削刀具过程中容易造成定位误差。在位检测无需机床停机且无需取下切削刀具，既可以实现不拆装切削刀具在位检测，又实现了刀具磨损量高精度定量测量。

随着制造技术、物联网技术等的快速发展，全球制造环境呈现协同化、信息化和智能化的特点，对提高生产制造过程中的效率和质量、降低生产成本和资源消耗等提出了更高的要求。数控加工作为制造物联网中的重要一环，其切削刀具的磨损测量技术迫切需要升级，向智能制造变革发展。

发明内容

本发明提出一种用于制造物联网的切削刀具磨损在位测量装置及方法，实现了对制造物联网中切削刀具磨损的在位测量，从而提高刀具磨损测量的效率和准确率，有效的降低了生产成本、提高了生产效率和生产质量。

本发明的技术方案是这样实现的：一种用于制造物联网的切削刀具磨损在位测量装置，包括：

数控机床主轴；

刀具，其为待检测对象并安装于所述数控机床主轴上，所述刀具具有侧刃和底刃，所述数控机床主轴驱动所述刀具旋转或在Z轴方向上往复直线运动；

远心镜头和CCD工业相机，其个数为两组并分别朝向所述刀具的侧刃和底刃，用于对所述刀具进行拍照，所述远心镜头和CCD工业相机还能够在X轴方向和Z轴方向上往复直线运动；

工控机，其包含相机通讯模块、机床通讯模块、图像处理与磨损量计算模块，所述工控机用于控制CCD工业相机、数控机床主轴的动作，并能够对CCD工业相机拍摄的照片进行处理。

作为一种优选的实施方式，两组所述的CCD工业相机分别通过多自由度位置调整平台和姿态调整云台安装于支架上；

所述多自由度位置调整平台包括多个伺服电机，用于调整CCD工业相机在X轴方向和Z轴方向上的位置；