CN101028692A - 量测装置及应用该量测装置的量测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种量测装置及应用该量测装置的量测方法，该量测装置应用在数控机床上，该数控机床设有处理器及刀把卡持部，该量测装置包括拍摄结构及量测软件，该量测软件与该处理器整合于一体，该拍摄结构包括本体、影像感测器、物镜及目镜，该影像感测器、该物镜及该目镜装设在该本体上，该本体卡固在该数控机床的刀把卡持部上，该影像感测器与该物镜位于同一光路上并具有一定距离，该影像感测器与该处理器连接，将图像信息传递至该处理器。所述量测装置将现有工具显微镜与数控机床结合，测量出数控机床上加工工件的尺寸，而无需将工件卸下，提高了效率，降低了加工成本。

Description

量测装置及应用该量测装置的量测方法

【技术领域】

本发明是关于一种量测装置，特别是关于一种应用在数控机床的量测装置及应用该量测装置的量测方法。

【背景技术】

工具显微镜是利用光学成像的原理，以物镜、目镜等光学透镜将待测物放大成像，并辅以X-Y微调移动定位机构与光学尺等精密位移量测器件及量测软件，进行各项孔径与圆柱体外径等尺寸的测定。工具显微镜因为其测量精确、操作方便，而广泛应用于测量精密工件的尺寸。

现有数控机床加工精密工件完毕后，卸下工件进行量测。由于各种原因，工件经数控机床一次加工后，个别尺寸难以达到要求，而在数控机床上不能完成精密量测动作，无法实现在数控机床上再加工来微调工件的尺寸。所以当工件切削不足时，工件需重新放回加工平台上定位进行再加工，造成人力及物力的损失，增加了加工时间及加工成本。

【发明内容】

鉴于以上内容，有必要提供一种提高加工效率的量测装置；

另外，有必要提供一种提高加工效率的量测方法。

一种量测装置，其应用在数控机床上，该数控机床设有处理器及刀把卡持部，该量测装置包括拍摄结构及量测软件，该量测软件与该处理器整合于一体，该拍摄结构包括本体、影像感测器、物镜及目镜，该影像感测器、该物镜及该目镜装设在该本体上，该本体卡固在该数控机床的刀把卡持部上，该影像感测器与该物镜位于同一光路上并具有一定距离，该影像感测器与该处理器连接，将图像信息传递至该处理器。

一种量测方法，其步骤包括：

提供一个量测装置，其应用在数控机床上，该数控机床设有处理器及刀把卡持部，该量测装置包括拍摄结构及量测软件，该量测软件与该处理器整合于一体，该拍摄结构包括本体、影像感测器、物镜及目镜，该影像感测器、该物镜及该目镜装设在该本体上，该本体卡固在该数控机床的刀把卡持部上，该影像感测器与该物镜位于同一光路上并具有一定距离，该影像感测器与该处理器连接，将图像信息传递至该处理器；

确定所需放大倍数，选取物镜；

选取一个加工工件的参考点，调整该参考点与物镜的相对位置，至物镜最佳成像焦距，通过目镜可清楚看见加工工件的轮廓为止；

进行拍照，得出一个参考点的图像信息；

选取加工工件的其它参考点，进行拍照；

利用该量测软件对图像进行计算分析，输出所需数据。

相较现有技术，所述量测装置将现有工具显微镜与数控机床结合，测量出数控机床上加工工件的尺寸，而无需将工件卸下，提高了效率，降低了加工成本。

所述量测方法简化了现有加工工件量测过程，提高了加工效率及质量。

【附图说明】

图1是本发明的较佳实施例拍摄结构的示意图。

【具体实施方式】

本发明较佳实施例的量测装置应用在一台数控机床上，该数控机床具有一个加工平台、一个X-Y-Z三轴运动系统、人机界面及处理器，该加工平台与运动系统连接，该运动系统及该人机界面分别与该处理器连接，操作员可通过人机界面控制运动系统的运转。该X-Y-Z三轴运动系统包括X轴运动结构、Y轴运动结构及Z轴运动结构，该加工平台与该X轴运动结构及Y轴运动结构连接，该Z轴运动结构具有刀把固持部，用于卡持刀把。

请参阅图1所示，本发明较佳实施例的量测装置包括拍摄结构100及量测软件(图未示)。该拍摄结构100固定连接在该Z轴运动结构的刀把固持部上，该拍摄结构100与该数控机床的处理器连接，将图像信息传递至该处理器并可显示在该人机界面上。该量测软件与该处理器整合，透过人机界面可量测出加工工件的实际尺寸并以数字方式显示。

该拍摄结构100包括本体10、物镜20、目镜30及一个数码相机模组(图未示)，该物镜20、该目镜30及该数码相机模组装设在该本体10上。

该本体10包括卡固体12及套筒14，该卡固体12与该套筒14一体成型。该卡固体12设计成与所述刀把固持部的结构配合，该卡固体12包括一个圆台部122及一个止挡部124，该圆台部122具有一个主轴锥度接触面1222，安装时卡固在Z轴运动结构的刀把固持部内，该止挡部124具有一个止挡面1241，用于控制该本体10伸入Z轴运动结构的刀把固持部的深度，该止挡部124上开设有一个传输口1242，以便数码相机模组与该处理器的连接线通过。该套筒14为中空状，其相对卡固体12一端为开口端。该套筒14的外圆周壁上形成一个凸缘16，该凸缘16与该止挡部124平行设置且相隔一定距离。该凸缘16具有第一连接面162及第二连接面164，其中该第二连接面164远离该止挡部124，该第二连接面上164上设置有一圈卤素灯18，以加强光线。

该物镜20连接在该本体10的套筒14的开口端。该物镜20内设镜片组，该镜片组的光学作用相当一个凸透镜，具有固定焦距，当被测工件位于一倍至二倍焦距内时，该物镜20的镜片组另一端可成一个放大实像。

该目镜30具有镜片组及一个观察口32。该镜片组相当于一个凸透镜，其固定在该本体的套筒内。该观察口32大致为中空柱体，其设置在本体10的止挡部124及套筒14的凸缘16之间，与该套筒14相通并与该套筒14的轴线成一定角度，以方便观察。该目镜30及该物镜20组成一个显微镜，加工工件的反射光通过该物镜20及该目镜30后可成一个放大像，该像的放大倍数为该物镜20与该目镜30放大倍数的乘积。因为目镜30的镜片组固定在该本体上，不能替换，因此，需不同放大倍数时，只能替换不同放大倍数的物镜20。

该数码相机模组固定在该本体10的套筒14内，为固定焦距式数码相机模组，与物镜20具有一定距离。该数码相机模组包括一个快门(图未示)，该数码相机的快门开合由该数控机床的处理器控制。该数码相机模组包括镜头模组及影像感测器，该影像感测器可为CCD(Charge Coupled Device)或CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)传感器，该影像感测器与该数控机床的处理器电连接。该影像感测器将图像信号通过该本体10的传输口1242传递至该数控机床的处理器。可以理解，该影像感测器也可通无线的方式与该处理器连接，以无线电波的形式传递图像信息。

该数码相机模组与该目镜30的镜片组之间设有棱镜，光线经过该棱镜折射后一部分光线通过该观察口32以供操作员观察，一部分光线通过该镜头模组并聚焦于该影像感测器上，该影像感测器将图像信号经过该本体10的传输口1242传递至该数控机床的处理器，该处理器经过分析处理将图像显示在人机界面上，通过人工选点及该量测软件计算，输出加工工件的实际尺寸。

利用所述量测装置100对该数控机床上的加工工件尺寸进行量测，在此以量测该加工工件的孔径，选取四个参考点为例，其步骤包括：

首先，确定加工工件所需放大的倍数，从而确定物镜20的放大倍数，并将其固定在该拍摄装置100上。

其次，通过操纵加工平台X轴及Y轴方向的位移及拍摄装置100Z轴方向位移，粗步调整与加工工件的相对位置。

之后，打开卤素灯，使光线照在加工工件的表面，通过操作手轮或人机界面调整物镜20在Z轴方向的位移，直至物镜20最佳成像焦距，通过目镜30可清楚看见加工工件的轮廓为止。

之后，激活数码相机模组的快门，进行拍照，该影像感测器将影像信号传输至该数控机床的处理器，得出一个选取点的图像信息。

之后，通过手轮操作或人机界面的数控操作，在X-Y方向上平移加工平台，选取另外三个参考点进行拍照。

最后，利用该量测软件对图像进行分析计算，输出孔径的实际尺寸，并将该实际尺寸与设计尺寸进行比较，再通过数控机床进行调整处理。

可以理解，该量测装置可安装在该数控机床外的计算机上，该计算机与该数控机床的处理器连接，进行远距离量测分析图像。

可以理解，上述数控机床的刀把固持部可同时与运动系统的X轴运动结构、Y轴运动结构及Z轴运动结构连接，从而直接调整该刀把固持部的三轴坐标；另，该拍摄结构100本体10上的卤素灯19可省略，而在拍摄结构100之外加设背光灯。

Claims (10)

1.一种量测装置，其应用在数控机床上，该数控机床设有处理器及刀把卡持部，其特征在于：该量测装置包括拍摄结构及量测软件，该拍摄结构包括本体、影像感测器、物镜及目镜，该影像感测器、该物镜及该目镜装设在该本体上，该本体卡固在该数控机床的刀把卡持部上，该影像感测器与该物镜位于同一光路上并具有一定距离，该影像感测器与该处理器连接，将图像信息传递至该处理器，该量测软件与该处理器整合于一体。

2.如权利要求1所述的量测装置，其特征在于：该处理器安装在该数控机床上，该数控机床包括Z轴运动结构，该刀把卡持部为该Z轴运动结构的一个部件，该处理器与所述Z轴运动结构连接。

3.如权利要求1所述的量测装置，其特征在于：该拍摄结构进一步包括数码相机模组，该影像感测器为该数码相机模组的一个部件，该数码相机模组装设在该本体上。

4.如权利要求3所述的量测装置，其特征在于：该本体包括卡固体及套筒，该卡固体与该套筒连接，该卡固体卡固在所述刀把卡持部上，该数码相机模组装设在该套筒内，该物镜连接在该套筒的一端，该目镜与该套筒相通。

5.如权利要求4所述的量测装置，其特征在于：该本体进一步包括一个止挡部，其与所述刀把卡持部抵顶。

6.如权利要求5所述的量测装置，其特征在于：该本体的套筒进一步包括一个凸缘，该凸缘设置有卤素灯。

7.如权利要求3所述的量测装置，其特征在于：该数码相机模组包括一个快门，该快门由所述处理器控制。

8.如权利要求1所述的量测装置，其特征在于：该量测装置进一步包括显示屏，该显示屏与该处理器连接。

9.一种量测方法，其步骤包括：

提供一个量测装置，其应用在数控机床上，该数控机床设有处理器及刀把卡持部，该量测装置包括拍摄结构及量测软件，该量测软件与该处理器整合于一体，该拍摄结构包括本体、影像感测器、物镜及目镜，该影像感测器、该物镜及该目镜装设在该本体上，该本体卡固在该数控机床的刀把卡持部上，该影像感测器与该物镜位于同一光路上并具有一定距离，该影像感测器与该处理器连接，将图像信息传递至该处理器；

确定所需放大倍数，选取物镜；

选取一个加工工件的参考点，调整该参考点与物镜的相对位置，至物镜最佳成像焦距，通过目镜可清楚看见加工工件的轮廓为止；

进行拍照，得出一个参考点的图像信息；

选取加工工件的其它参考点，进行拍照；

利用该量测软件对图像进行计算分析，输出所需数据。

10.如权利要求9所述的量测方法，其特征在于：该数控机床包括加工平台及X-Y-Z三轴运动系统，该运动系统包括X轴运动结构、Y轴运动结构及Z轴运动结构，该加工平台与该X轴运动结构及Y轴运动结构连接，该刀把卡持部为该Z轴运动结构的一个部件，通过操纵加工平台的X轴及Y轴方向的位移及拍摄装置的Z轴方向位移，调整加工工件与物镜的相对位置。

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