CN101693350B - 钻头研磨装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钻头研磨装置及检测方法，所述装置包括用于研磨所述钻头的砂轮机构、固定并调整所述钻头位置的控制装置和用于采集钻头图像的图像采集装置，其中，所述图像采集装置在采集所述钻头图像时，该钻头图像的取像点位于所述砂轮的内侧，即所述钻头图像的取像点位于所述砂轮的内侧。本发明钻头研磨装置能在钻头研磨后不需移动砂轮外侧的特定位置即可检测钻头的状况，可提高工作效率及钻头钻刃研磨的精度，进而降低生产成本。

Description

钻头研磨装置及检测方法

技术领域

本发明涉及钻头加工设备，尤指一种可提高工作效率的钻头研磨装置及检测方法。

背景技术

目前，在电路板的制备工艺中，主机板、存储卡、显示卡等电路板一般需要通过采用钻头进行钻孔以实现电路连接。而所使用的电路板钻孔用钻头需要进行钻刃研磨加工，而在完成钻刃研磨加工后，也会再经过钻刃质量的筛选检测，以维持良好的钻孔精密度，并降低电路板因钻孔异常造成报废的几率。

现有技术的钻头研磨装置在研磨钻头前，需将钻头平行移动到研磨轮之外的空旷检测位置，先确定长度、角度，而在研磨后，再将钻头平行移动到研磨轮之外的空旷检测位置，通过轴向和径向的两个检测装置对在研磨前不确定角度和在研磨后钻头研磨质量的检测，根据检测结果确定是否需要再次进行研磨。由于检测装置位于所述研磨装置的外侧，在检测钻头研磨质量前，需要通过控制装置将研磨的钻头移出至待检测位置，这样会增加钻头的送检行程，从而降低研磨的效率，而由于钻头在多次移动后，再进行研磨时其研磨精度也会受影响，降低研磨质量。

2007年5月23日公开的中国发明专利申请第200620025608.0号公开了一种钻头研磨装置，该专利申请还公开了影像视觉器镜头和投光器也可以架设于两个磨轮之间的位置，提供相同的实施效果。该技术仍需要钻头进行平移再进行检测，仍然未能解决增加钻头的送检行程导致降低研磨的效率和质量的技术问题。

发明内容

本发明实施例主要解决的技术问题在于提供一种可提高工作效率的钻头研磨装置及检测方法。

为了解决上述问题，本发明采用如下结构：一种钻头研磨装置，包括用于研磨所述钻头的砂轮机构、固定并调整所述钻头位置的控制装置、以及用于采集钻头图像的图像采集装置，所述砂轮机构包括砂轮，所述图像采集装置采集所述钻头图像的取像点位于所述砂轮的内侧。

其中，所述砂轮机构包括第一砂轮和第二砂轮，所述图像采集装置采集所述钻头图像的取像点位于所述第一砂轮的内侧或第二砂轮的内侧。

其中，所述图像采集装置的数量为一个，其成像同时或分别包括所述钻头的端面与侧面。

其中，所述图像采集装置包括两个，分别为第一图像采集装置和第二图像采集装置，所述第一图像采集装置的至少一部分光学部件位于所述第一砂轮内侧或第二砂轮内侧的内凹处，正对所述钻头端面，所述第二图像采集装置位于所述钻头侧边。

其中，进一步包括连接所述控制装置和图像采集装置的嵌入或非嵌入式计算单元，对所述钻头图像进行处理和分析、将分析结果输出给所述控制装置以自动控制所述钻头位置。

为了解决上述问题，本发明采用如下方法：一种钻头的检测方法，包括：使图像采集装置的取像点定位于所述砂轮内侧的钻头；在所述取像点位于所述钻头上时，使用所述图像采集装置对所述钻头进行图像采集；分析所述采集得到的钻头图像进而获得所述钻头的状态信息。

其中，使用所述图像采集装置对所述钻头进行图像采集的步骤包括：获得所述钻头侧面的顺光拍摄的第一图像数据以及所述侧面的逆光拍摄的第二图像数据，所述第一图像数据包括钻头侧面的反射光在刃带边沿形成的亮暗点数据，所述第二图像数据包括钻头刃带和退屑槽(Flute)在钻头侧面通过投影光得到轮廓两边的线条数据；通过常用的曲线拟合算法结合所述线条数据获得所述钻头侧面的第一刃带拟合曲线，把所述第一刃带拟合曲线与包含有钻头侧面刃带边缘亮点的第二图像数据叠加，并且在叠加后的数据中沿着第一刃带拟合曲线在一定范围内收集亮点数据，组合所收集的亮点数据进行第二次曲线拟合，得到第二刃带拟合曲线，进而得到所述刃带的走向和位置；根据所述刃带的走向和位置获得所述钻头端面所处研磨角度。

其中，在获得所述钻头端面所处研磨角度之后，包括：根据所述状态信息控制所述钻头的研磨；采集研磨后钻头刃面两种性质光源的图像，一种是逆光采集得到的钻头端面的刃面边沿投影图像；另一种是顺光，所采集的图像是所述光源在钻头端面的刃面的反射图像并且光源位置是能反射刃面的位置；分析所述采集的图像，分析方法是先用顺光图像与标准模板对比，如图像通过则不再考虑投影图像，如顺光图像有缺陷则继续分析，结合顺光和逆光图像一起分析，如果顺光图象和逆光图像在某位置都是凹进去的，判断为缺口，如果顺光图像的所述位置是凹进去的，而在逆光图像里是凸出来的，判断为灰尘。

本发明的有益效果是：采用本发明实施例的钻头研磨装置及检测方法，由于使采集所述钻头图像的取像点位于所述砂轮的内侧，能使钻头不需将钻头移动到砂轮外的特定检测位置即可检测所研磨钻头的状态，得到钻头角度、研磨质量等信息，其中，如果检测的钻头的研磨质量不合格，则不需要将钻头从砂轮外的特定检测位置重新移动到砂轮内侧，可在检测的所述砂轮内侧就地继续二次研磨，从而能使钻头的钻刃研磨加工及研磨过的质量优劣检测作业连续化进行；另，由于所述钻头图像的取像点位于所述砂轮的内侧，该图像采集装置在采集钻头图像时，可以随时根据所得到的钻头图像来对钻头的进给及角度进行控制，并判断所研磨钻头的质量，从而提高钻头钻刃研磨的效率及精度、进而降低生产成本。

附图说明

图1为本发明钻头研磨装置第一实施例的立体结构示意图；

图2为本发明实施例中研磨控制装置带动钻头进行钻刃研磨加工状态俯视图；

图3为本发明实施例中研磨控制装置的侧视图；

图4为本发明实施例中研磨控制装置的立体示意图；

图5为本发明钻头研磨装置实施例的侧视图；

图6为本发明实施例中图像采集装置与砂轮机构的相对位置示意图；

图7为本发明钻头研磨装置第二实施例的立体示意图；

图8为本发明钻头研磨装置第二实施例的局部放大示意图；

图9为本发明钻头研磨装置第三实施例的立体示意图。

主要组件符号说明

砂轮机构1；控制装置2；第一图像采集装置3；马达11；

第一砂轮12；第二砂轮13；滑动平台23；

进给机构24；夹头25；支撑件26；水平准位h；

光源32；钻头4；固定架5；第二图像采集装置6。

具体实施方式

请参考图1所示，该钻头研磨装置包括研磨所述钻头的砂轮机构1、固定并调整所述钻头位置的控制装置2和用于采集钻头图像的第一图像采集装置3。

所述砂轮机构1包括由马达11带动旋转的第一砂轮12和第二砂轮13，该第一砂轮12、第二砂轮13侧视时二者的研磨缘呈相互交错角度的紧邻并排或具有间距的并排设置。

请参考图2、图3、图4、图5所示，所述控制装置2设在第一砂轮12或第二砂轮13的一侧，该控制装置2用于固定钻头，并对钻头进行进给，使钻头移动到待研磨的起始位置，即所述第一砂轮12或第二砂轮13的内侧。所述内侧是指所述第一砂轮或第二砂轮轴向的投影区域，在一个例子中钻头研磨位置属于所述砂轮的内侧范围。相对内侧而言，砂轮外侧是其轴向投影区域之外。

所述钻头研磨控制装置2包括用于控制钻头研磨进刀量的进给机构24，该进给机构24上装有一个用于夹持钻头柄部的夹头25，以及一个用于供夹持钻头的螺纹段底部的支撑件26，该夹头25能够适时控制所夹持钻头定量旋转研磨角度。所述支撑件26为可高度调节结构，设在所述滑动平台23上。所述支撑件26的截面形状呈V型槽状，使所夹持的钻头能够调整校正在一个水平准位h，该水平准位h是指夹持定位后的钻头钻刃中心水平对齐，位于第一砂轮12、第二砂轮13的研磨缘侧视交错点的高度位置。所述钻头4的轴线和所述水平准位h在一条直线上。

请参考图5和图6所示，所述第一图像采集装置3包括光源32，所述第一图像采集装置3的光轴与所述定位于砂轮内侧的钻头4的轴线之间有一夹角，所述第一图像采集装置3在采集所述钻头4图像时，该钻头4图像的取像点位于第一砂轮12或第二砂轮13的内侧。

于本发明的第一实施例中，所述第一图像采集装置3垂直设置在第一砂轮12或第二砂轮13的上方。所述光源32包括两个呈一定角度的LED灯，该LED灯固定在一固定架5比如弯曲支架上。优选地，所述光源32设在第一砂轮12或第二砂轮13内侧距砂轮面水平距离8-12mm处的正上方。

本发明钻头研磨装置实施例包括连接所述控制装置和图像采集装置的嵌入或非嵌入式计算单元(图未示)，对所述钻头图像进行处理和分析、将分析结果输出给所述控制装置以自动控制所述钻头位置。

所述研磨后的钻头4的钻刃端面，可以对LED灯产生的光进行反射，通过第一图像采集装置3的至少一部分光学部件比如反射镜位于砂轮12、13内侧的内凹处以摄取钻头4的钻刃端面图像，同时第一图像采集装置3还摄取钻头4的侧面图像。计算单元通过对钻头4的钻刃端面图像和侧面图像进行分析计算，从而可以对钻头的进给及角度进行控制，并检测钻头的研磨质量。

在第一实施例中，仅用一个图像采集装置3进行检测，一般用于检测直径稍大的钻头，检测钻头的进给量和研磨质量。

如图7和图8所示，本发明提供钻头研磨装置第二实施例，所述第一图像采集装置3还可以任意倾斜并对准钻头。所述第一图像采集装置3的头部位于钻头4侧边，是弯曲结构并邻近所述钻头4，比如L型结构，以适配第一砂轮12或第二砂轮13内侧区域的复杂空间。第一图像采集装置3的头部的光轴水平设置，并与所述定位于砂轮内侧的钻头4的轴线夹角为a，如图8所示，使第一图像采集装置3的成像同时或分别包括所述钻头4的端面与侧面进行图像采集，比如，所述第一图像采集装置3头部的光轴与所述定位于砂轮内侧的钻头4的轴线夹角a大于0度，小于等于90度。通过第一图像采集装置3对钻头4的钻刃端面图像与侧面图像所采集到的图像进行分析计算，不仅可检测钻头的进给量和钻头的研磨质量，还可以测算钻头4的水平中心位置。除此之外，还可以仅仅对钻头4的端面进行图像采集，或仅仅对钻头4的侧面进行图像采集。

如图9所示，在上述第一实施例的基础上还提出第三实施例。所述钻头研磨装置进一步包括一第二图像采集装置6，该第二图像采集装置6在采集所述钻头图像时，该钻头图像的取像点位于所述第一砂轮12或第二砂轮13的内侧。所述第二图像采集装置6的头部是弯曲结构并邻近所述钻头4，比如L型结构，L型的短边即头部如反射镜的光轴与长边的夹角可以小于90度，成为一倒勾型，以适配第一砂轮12或第二砂轮13内凹处的较小空间，倒勾部分位于砂轮内凹处，正对所述钻头端面。此时第二图像采集装置6头部的光轴与所述定位于砂轮内侧的钻头4的轴线重合，用于采集被研磨的钻头的端面图像。在其中一个具体实施例中，所述第二图像采集装置6的主体位于其头部，而其他部分作为支架。所述第一图像采集装置3用于摄取钻头的侧面图像，根据第一图像采集装置3摄取的侧面图像和第二图像采集装置6摄取的端面图像对钻头的进给及角度进行控制，并检测钻头研磨质量。

另，在上述第三实施例的基础中，还可以采用两个或两个以上图像采集装置，所设置的所有图像采集装置可同时对该钻头的图像进行取像。所摄取的图像可由计算机算法去计算钻头的进给及角度，并对钻头刃面研磨质量进行检测。所述砂轮的数量可以视情况而设定，可以是1、2......等数量。

本发明实施例中钻头研磨装置的工作过程如下：

(1)先取待研磨钻头4，将钻头4柄部由夹头25固定，钻头螺纹端放入支撑件26的V槽中，即钻头移动到所述砂轮内侧的待研磨起始位置，使其定位于第二砂轮13的内侧；

(2)计算机根据第一图像采集装置3摄取的侧面图像和端面图像分析计算后由控制装置对钻头的进给及角度进行精确控制；

(3)利用所述滑动平台23带动所述钻头4开始做水平移动，所述钻头4在水平通过第一砂轮12和第二砂轮13的侧视交错点的过程中，先由第二砂轮13完成钻头端面一侧的第二刃面研磨作业，后由第一砂轮12完成钻头端面的相同侧的第一刃面研磨作业；

(4)所述滑动平台水平复位到起始位置，从而完成其中一侧的第一刃面和第二刃面研磨；

(5)利用控制夹头25带动钻头4进行同轴旋转180度的动作；

(6)然后再重复(3)和(4)的步骤完成所述钻头4另一侧的第一刃面和第二刃面研磨，该研磨过的钻头4，被设在第二砂轮13内侧的光源照射后，其两侧的第一刃面反射到第一图像采集装置3；

(7)最后检测、分析、计算。通过所述计算机摄取到钻头的刃面和侧面图像，进而对钻头的实际刃面面积及实际磨削长度进行分析和计算，从而可以对研磨的质量进行检测；

(8)通过上述分析计算后，如果达到研磨要求，则完成了对钻头的研磨加工。

如果不能达到研磨要求，则重复上述步骤中(3)-(7)的工作过程，直到所研磨的钻头的钻刃研磨加工达到所检测的标准。

上述的步骤(7)，可以包括以下子步骤：

A、在对钻头4进行研磨后钻头4仍位于砂轮12(13)位置时，使图像采集装置3的取像点定位于所述砂轮12(13)位置的钻头4；

B、在所述取像点位于所述钻头4上时，使用所述图像采集装置3对所述钻头4进行图像采集；

C、分析所述采集得到的钻头图像进而获得所述钻头4的状态信息，包括刃带的走向和位置、钻头4端面所处研磨角度、钻头4是否存在缺口等等。

上述步骤(7)中可以对研磨中的钻头进行检测，还可以在对钻头研磨步骤(1)～(6)前对钻头进行检测。

而对于检测钻头4的方式，可以检测钻头4的多个角度，比如使用所述图像采集装置对所述钻头进行图像采集的步骤可以包括：

1)使用一个所述图像采集装置3(6)，并使其成像同时或分别包括所述钻头4的端面与侧面时对所述钻头4进行图像采集；或

2)使用两个所述图像采集装置3、6，使其中一个所述图像采集装置3位于所述钻头4上方，另一个所述图像采集装置6位于所述钻头4侧边分别对所述钻头4进行图像采集；或

3)使用两个所述图像采集装置3、6，使其中一个所述图像采集装置3位于所述钻头4端面的侧边，比如上方，使另一个所述图像采集装置6正对所述钻头4端面分别对所述钻头4进行图像采集。

使用所述图像采集装置对所述钻头进行图像采集的步骤可以包括：

1)获得所述钻头4侧面的顺光拍摄的第一图像数据以及所述侧面的逆光拍摄的第二图像数据，所述第一图像数据包括钻头4侧面的反射光在刃带边沿形成的亮暗点数据，所述第二图像数据包括钻头4刃带和退屑槽(Flute)在钻头4侧面通过投影光得到轮廓两边的线条数据；

其中，逆光(亦称背光或投影光)即图像采集装置、钻头4侧面和光源三者在同一直线且钻头位于另外两者之间，从而可得到钻头4的侧面投影图像。顺光(亦称正面光)即光源与图像采集装置和钻头4不在同一直线上，采集图象是所述光源在钻头4上因形状变化所形成的不同亮度的反射图像，并且光源位置是能尽最大限度地反射刃带(Margin)变化的位置。

2)通过常用的曲线拟合算法结合所述线条数据获得所述钻头4侧面的第一刃带拟合曲线，把所述第一刃带拟合曲线与包含有钻头4侧面刃带边缘亮点的第二图像数据叠加，并且在叠加后的数据中沿着第一刃带拟合曲线在一定范围内收集亮点数据，组合所收集的亮点数据进行第二次曲线拟合，得到第二刃带拟合曲线，进而得到所述刃带的走向和位置；

3)根据所述刃带的走向和位置获得所述钻头4端面所处研磨角度；

4)采用上述方法可以准确获得钻头4端面所处研磨角度。

在获得所述钻头端面所处研磨角度之后，包括：

1)根据所述状态信息控制所述钻头的研磨；

2)采集研磨后钻头刃面两种性质光源的图像，一种是逆光(亦称背光或投影光)，即所述图像采集装置、钻头端面的刃面边沿和光源三者在同一直线且钻头刃面边沿在另外两者之间，从面得到钻头端面的刃面边沿投影图像；另一种是顺光(亦称正面光反射光)，即光源与所述图像采集装置和钻头不在同一直线上，所采集的图像是所述光源在钻头端面的刃面的反射图像并且光源位置是能反射刃面的位置；

3)分析所述采集的图像，分析方法是先用顺光图像与标准模板对比，如图像通过则不再考虑投影图像，如顺光图像有缺陷则继续分析，结合顺光和逆光图像一起分析，如果顺光图象和逆光图像在某位置都是凹进去的，判断为缺口，如果顺光图像的所述位置是凹进去的，而在逆光图像里是凸出来的，判断为灰尘。用该逻辑可以正确地把因灰尘所形成的假缺陷与真缺陷区分开来免除误判。值得说明的是，上述采用两个图像采集装置的实施例中，也可以用一个图像采集装置来代替，这时可以移动图像采集装置来获得不同角度的钻头4图像数据。

采用本发明实施例的钻头研磨装置，能使钻头的钻刃研磨加工及研磨过的质量优劣检测作业的连续化进行。即由于使采集所述钻头图像的取像点位于所述砂轮的内侧，能使钻头在研磨后不需将钻头移动到砂轮外的特定检测位置即可检测所研磨钻头的状态，得到钻头角度、研磨质量等信息，其中，如果检测的钻头的研磨质量不合格，则不需要将钻头从砂轮外的特定检测位置重新移动到砂轮内侧，可在检测的所述砂轮内侧就地继续二次研磨，从而能使钻头的钻刃研磨加工及研磨过的质量优劣检测作业连续化进行；另，由于所述钻头图像的取像点位于所述砂轮的内侧，该图像采集装置在采集钻头图像时，可以随时根据所得到的钻头图像来对钻头的进给及角度进行控制，并判断所研磨钻头的质量，从而提高钻头钻刃研磨的效率及精度、进而降低生产成本。

以上所述，仅是发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改和等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (2)

1.一种使用钻头研磨装置的钻头的检测方法，其中，所述钻头研磨装置包括用于研磨所述钻头的砂轮机构、固定并调整所述钻头位置的控制装置、以及用于采集钻头图像的图像采集装置，所述砂轮机构包括砂轮，其特征在于：所述图像采集装置采集所述钻头图像的取像点位于所述砂轮的内侧；所述砂轮机构包括第一砂轮和第二砂轮，所述图像采集装置中的反射镜采集所述钻头图像的取像点位于所述第一砂轮的内侧或第二砂轮的内侧；所述图像采集装置包括光源，所述图像采集装置的光轴与所述定位于砂轮内侧的钻头的轴线之间有一夹角；所述图像采集装置垂直设置在第一砂轮或第二砂轮的上方；所述图像采集装置包括两个，分别为第一图像采集装置和第二图像采集装置，所述第一图像采集装置的反射镜位于所述第一砂轮内侧或第二砂轮内侧的内凹处，正对所述钻头端面，所述第二图像采集装置位于所述钻头侧边；所述钻头研磨装置进一步包括连接所述控制装置和图像采集装置的嵌入或非嵌入式计算单元，对所述钻头图像进行处理和分析、将分析结果输出给所述控制装置以自动控制所述钻头位置；所述图像采集装置的数量为一个，其成像同时或分别包括所述钻头的端面与侧面；

其特征在于，

所述检测方法包括：

使图像采集装置的反射镜的采集所述钻头的图像的取像点定位于所述砂轮内侧的钻头；

在所述取像点位于所述钻头上时，使用所述图像采集装置对所述钻头进行图像采集；

分析所述采集得到的钻头图像进而获得所述钻头的状态信息；

其中，使用所述图像采集装置对所述钻头进行图像采集的步骤包括：

获得所述钻头侧面的顺光拍摄的第一图像数据以及所述侧面的逆光拍摄的第二图像数据，所述第一图像数据包括钻头侧面的反射光在刃带边沿形成的亮暗点数据，所述第二图像数据包括钻头刃带和退屑槽在钻头侧面通过投影光得到轮廓两边的线条数据；

通过常用的曲线拟合算法结合所述线条数据获得所述钻头侧面的第一刃带拟合曲线，把所述第一刃带拟合曲线与包含有钻头侧面刃带边缘亮点的第二图像数据叠加，并且在叠加后的数据中沿着第一刃带拟合曲线在一定范围内收集亮点数据，组合所收集的亮点数据进行第二次曲线拟合，得到第二刃带拟合曲线，进而得到所述刃带的走向和位置；

根据所述刃带的走向和位置获得所述钻头端面所处研磨角度。

2.根据权利要求1所述的钻头的检测方法，其特征在于，在获得所述钻头端面所处研磨角度之后，包括：

采集研磨后钻头刃面两种性质光源的图像，一种是逆光采集得到的钻头端面的刃面边沿投影图像；另一种是顺光所采集的图像，是所述光源在钻头端面的刃面的反射图像并且光源位置是能反射刃面的位置；

分析所述采集的图像，分析方法是先用顺光图像与标准模板对比，如图像通过则不再考虑投影图像，如顺光图像有缺陷则继续分析，结合顺光和逆光图像一起分析，如果顺光图象和逆光图像在某位置都是凹进去的，判断为缺口，如果顺光图像的所述位置是凹进去的，而在逆光图像里是凸出来的，判断为灰尘。

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