CN101780649B - 刀具检测系统及方法 - Google Patents

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Abstract

一种刀具检测系统，用于检测一数控机床的刀具，所述刀具检测系统包括一激光感测器及一控制器，所述激光感测器包括一发射器及一接收器，所述发射器用于以一第一频率发射一激光，所述控制器用于判断所述刀具在所述发射器与接收器之间上下移动过程中所述接收器所接收到的激光的频率，并将接收器所接收到的激光的频率小于所述第一频率的瞬间所述刀具的位置记录为第一位置、将接收器所接收到的激光的频率等于零的瞬间所述刀具的位置记录为第二位置，以及根据所述刀具的第一位置及第二位置的坐标差以判断所述刀具是否发生偏摆。本发明还提供了一种刀具检测方法。

Description

刀具检测系统及方法
技术领域
本发明涉及一种检测系统及方法，特别涉及一种刀具检测系统及方法。
背景技术
在印刷电路板钻孔机更换刀具时，操作者需要进行两道量测，即首先对刀具的刀径进行量测，以判断是否为控制器所指定的刀具；然后再对刀具的偏摆值进行量测，以判断刀具是否发生偏摆。如果发现刀径不符，则需要更换刀具。如果发现刀具产生偏摆，则需要检查刀具安装是否发生问题，或者检查所述印刷电路板钻孔机的主轴机构是否发生问题，并据此对其进行调整，以避免所述刀具产生偏摆误差，从而得到更高的加工精度。
上述两道量测均通过刀具测量仪来完成，其会浪费大量的工作时间，导致加工效率不高。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提供一种快速的刀具检测系统及方法，以节省工作时间，提高加工效率。
一种刀具检测系统，用于检测一数控机床的刀具，所述刀具检测系统包括一激光感测器及一控制器，所述激光感测器包括一发射器及一接收器，所述发射器用于以一第一频率发射一激光，所述控制器用于判断所述刀具在所述发射器与接收器之间上下移动过程中所述接收器所接收到的激光的频率，并将接收器所接收到的激光的频率小于所述第一频率的瞬间所述刀具的位置记录为第一位置、将接收器所接收到的激光的频率等于零的瞬间所述刀具的位置记录为第二位置，以及根据所述刀具的第一位置及第二位置的坐标差以判断所述刀具是否发生偏摆。
一种刀具检测方法，包括以下步骤：
移动一数控机床的主轴以将所述数控机床的一刀具移动到一激光感测器的正上方，并控制所述数控机床的主轴转速达到一预设的速度，其中所述激光感测器包括一发射器及一接收器；
通过一控制器开启所述发射器以一第一频率发射一激光；
将所述数控机床的主轴逐渐下移，同时所述控制器判断所述接收器接收到所述激光的频率，当所述接收器所接收到激光的频率小于第一频率的瞬间，所述控制器将此时所述刀具的位置记录为第一位置；
所述数控机床的主轴继续下移，同时所述控制器继续判断所述接收器接收到所述激光的频率，当所述接收器接收到所述激光的频率等于零的瞬间，所述控制器将此时所述刀具的位置记录为第二位置；
所述控制器计算所述第一及第二位置在垂直方向上的坐标差值ε1；
所述控制器判断差值ε1是否趋近于零，如果差值ε1不趋近于零，则判断此时所述刀具发生偏摆并结束检测；以及
如果差值ε1趋近于零，则判断此时所述刀具未发生偏摆。
上述刀具检测系统及方法通过所述发射器发射激光至所述刀具，并通过所述控制器运算所述接收器接收到所述激光的频率，同时对所述刀具的位置进行运算，可以快速的对所述刀具进行检测，节省了加工时间，提高了加工效率。
附图说明
图1为本发明刀具检测系统的较佳实施方式的方框图。
图2为图1中所述刀具、凹槽及激光感测器的立体图。
图3-1及3-2为本发明刀具检测方法的较佳实施方式的流程图。
具体实施方式
下面结合附图及较佳实施方式对本发明作进一步详细描述。
请参考图1及图2，本发明刀具检测系统的较佳实施方式用于检测一印刷电路板钻孔机1的一刀具10在加工过程中是否有产生偏摆，还用于检测所述刀具10的刀径是否设定正确。所述刀具检测系统包括一激光感测器12及一控制器14。所述激光感测器12包括一发射器120及一接收器122。所述控制器14包括一处理单元140及一存储单元142。所述印刷电路板钻孔机1的机台上还设置有一凹槽16，所述发射器120及接收器122对应设置于所述凹槽16的两端。
所述处理单元140用于控制所述发射器120以一第一频率发射一感应信号，如一激光，并运算所述发射器120发射所述激光的第一频率及所述接收器122接收到所述激光的频率，还用于运算所述刀具10的若干位置(坐标值)。所述存储单元142用于存储所述刀具10的若干位置。
请继续参考图3，本发明刀具检测方法的较佳实施方式包括以下步骤：
步骤S1：在所述印刷电路板钻孔机1更换刀具10之后，启动所述印刷电路板钻孔机1。
步骤S2：通过控制所述印刷电路板钻孔机1将所述刀具10移动到所述凹槽16的正上方，同时启动所述印刷电路板钻孔机1的主轴开始旋转以带动所述刀具10也开始旋转，并检查所述印刷电路板钻孔机1的主轴转速是否达到一预设的量测速度。如果所述印刷电路板钻孔机1的主轴转速尚未达到其预设的量测速度，则等待。如果所述印刷电路板钻孔机1的主轴转速达到其预设的量测速度，则执行步骤S3。其中，所述刀具10位于所述发射器120与接收器122之间的连线的垂直平分线上。
步骤S3：通过所述控制器14开启所述激光感测器12，以使得所述发射器120以第一频率发射所述激光。此时，所述接收器122接收到所述激光的频率等于第一频率。
步骤S4：将所述印刷电路板钻孔机1的主轴沿图2中Z轴方向逐渐下移，同时所述处理单元140运算由所述接收器122所接收到所述激光的频率并判断其与所述第一频率之间的关系，当所述接收器122所接收到激光的频率刚刚小于第一频率时，所述处理单元140计算此时所述刀具10的位置，记为第一位置a，并将其存储于所述存储单元142内。此时，所述发射器120所发出的激光刚刚接触到所述刀具10。
步骤S5：所述处理单元140继续判断由所述接收器122所接收到所述激光的频率，当其刚刚变为零时，所述处理单元140计算此时所述刀具10的位置，记为第二位置b，并将其存储于所述存储单元142内。此时，所述发射器120所发出的激光全部接触到所述刀具10。
步骤S6：所述处理单元140计算所述第一及第二位置a与b在Z轴方向上的坐标差值ε1。
步骤S7：所述处理单元140判断差值ε1是否趋近于零。
步骤S8：如果差值ε1趋近于零，也就是说，由所述发射器120所发出的激光刚刚接触到所述刀具10的时候，该激光也同时在所述刀具10的转动过程中全部接触到所述刀具10，此时即代表所述刀具10在转动过程中没有发生偏摆，即所述刀具10在转动过程中的所有位置处的轴线重合，之后执行步骤S10。
步骤S9：如果差值ε1不趋近于零，也就是说，由所述发射器120所发出的激光刚刚接触到所述刀具10的时候，该激光并不能同时在所述刀具10的转动过程中全部接触到所述刀具10，此时即代表所述刀具10在转动过程中发生偏摆，即所述刀具10在转动过程中的所有位置处的轴线不重合，则所述刀具检测方法结束，需要操作者停机进行调整。
步骤S10：所述印刷电路板钻孔机1的主轴继续沿Z轴下移一预设距离m，所述预设距离m小于所述刀具10的高度。
步骤S11：所述印刷电路板钻孔机1的主轴停止下移，所述处理单元140计算此时所述刀具10的位置，记为第三位置c，并将其存储于所述存储单元142内。此时，由于所述刀具10在转动过程中没有发生偏摆，则此时所述发射器120所发出的激光接触到所述刀具10的正中间位置，即所述刀具10的轴线位置。
步骤S12：所述印刷电路板钻孔机1的主轴沿图2中Y轴逐渐向前平移。
步骤S13：所述处理单元140判断所述接收器122是否接收到由所述发射器120所发射的激光。如果所述接收器122未接收到所述激光，即所述接收器接收到激光的频率为零，则所述印刷电路板钻孔机1的主轴继续沿Y轴向前平移；如果所述接收器122接收到所述激光，即所述接收器122接收到激光的频率不为零，则执行步骤S14。
步骤S14：所述处理单元140计算所述接收器122刚刚接收到所述激光的时刻所述刀具10的位置，即所述接收器122接收到激光的频率不为零的瞬间，记为第四位置d，并将其存储于所述存储单元142内。
步骤S15：所述处理单元140计算所述第三及第四位置c与d在Y轴方向上的坐标差值r，此时，由于所述刀具10在转动过程中没有发生偏摆，且所述刀具10位于第三位置c时，所述发射器120所发出的激光接触到所述刀具10的轴线位置；所述刀具10位于第四位置d时，所述发射器120所发出的激光刚刚接触不到所述刀具10的边缘，因此所述坐标差值r即代表所述刀具10的半径，如此，所述刀具10的直径即为(2×r)。
步骤S16：所述处理单元140判断所述印刷电路板钻孔机1内所设定的刀具的直径是否等于(2×r)。
步骤S17：如果设定的刀具直径等于(2×r)，则得知此时所选择的刀具10选择正确，检测完成。
步骤S18：如果设定的所述刀具10的直径不等于(2×r)，则得知此时所选择的刀具10不正确，则检测结束，并需要操作者停机更换刀具。
其中，上述步骤S12中，亦可控制所述印刷电路板钻孔机1的主轴沿Y轴方向逐渐后移，如果所述接收器122未接收到所述激光，则所述印刷电路板钻孔机1继续后移；如果所述接收器122接收到所述激光，则执行步骤S14。
上述刀具检测系统及方法以同时检测所述刀具10是否产生偏摆及测量所述刀具10的刀径为例进行说明，该刀具检测系统及方法也可以单独用于检测所述刀具10是否产生偏摆或测量所述刀具10的刀径。同时，本实施方式以所述刀具检测系统及方法应用于所述印刷电路板钻孔机1的刀具10为例进行说明，其他实施方式中，所述刀具检测系统及方法还可以用于检测其他数控机床的刀具。
上述刀具检测系统及方法通过所述发射器120发射激光至所述刀具10，并通过所述处理单元140运算所述接收器142接收到所述激光的频率，同时对所述刀具10的位置进行运算，从而可以快速的检测所述刀具10在加工过程中是否有产生偏摆以及检测所述刀具10的刀径是否具有误差，节省了加工时间，提高了加工效率。

Claims (6)

1.一种刀具检测系统，用于检测一数控机床的刀具，所述刀具检测系统包括一激光感测器及一控制器，所述激光感测器包括一发射器及一接收器，所述发射器用于以一第一频率发射一激光，所述控制器用于判断所述刀具在所述发射器与接收器之间上下移动过程中所述接收器所接收到的激光的频率，并将接收器所接收到的激光的频率小于所述第一频率的瞬间所述刀具的位置记录为第一位置、将接收器所接收到的激光的频率等于零的瞬间所述刀具的位置记录为第二位置，以及根据所述刀具的第一位置及第二位置的坐标差以判断所述刀具是否发生偏摆。
2.如权利要求1所述的刀具检测系统，其特征在于：所述控制器还用于在所述刀具水平移动过程中将所述刀具的轴线位于所述发射器及接收器之间的连线的中点时的位置记录为第三位置、将接收器所接收到的激光的频率不等于零的瞬间的位置记录为第四位置，以及根据所述刀具的第三位置及第四位置的坐标差以测量所述刀具的刀径。
3.如权利要求1或2所述的刀具检测系统，其特征在于：所述数控机床为一印刷电路板钻孔机。
4.一种刀具检测方法，包括以下步骤：
移动一数控机床的主轴以将所述数控机床的一刀具移动到一激光感测器的正上方，并控制所述数控机床的主轴转速达到一预设的速度，其中所述激光感测器包括一发射器及一接收器，所述刀具位于激光感测器的正上方是指刀具的轴线位于发射器及接收器之间的连线的垂直平分线上；
通过一控制器开启所述发射器以一第一频率发射一激光；
将所述数控机床的主轴逐渐下移，同时所述控制器判断所述接收器接收到所述激光的频率，当所述接收器所接收到激光的频率小于第一频率的瞬间，所述控制器将此时所述刀具的位置记录为第一位置；
所述数控机床的主轴继续下移，同时所述控制器继续判断所述接收器接收到所述激光的频率，当所述接收器接收到所述激光的频率等于零的瞬间，所述控制器将此时所述刀具的位置记录为第二位置；
所述控制器计算所述第一及第二位置在垂直方向上的坐标差值εl；
所述控制器判断差值εl是否趋近于零，如果差值εl不趋近于零，则判断此时所述刀具发生偏摆并结束检测；以及
如果差值εl趋近于零，则判断此时所述刀具未发生偏摆。
5.如权利要求4所述的刀具检测方法，其特征在于：所述刀具检测方法还包括以下步骤：
所述数控机床的主轴继续下移一预设距离；
所述数控机床的主轴停止下移，所述控制器将此时所述刀具的位置记录为第三位置；
所述数控机床的主轴沿水平方向逐渐前移或后移，同时所述控制器判断所述接收器接收到所述激光的频率是否为零，如果所述接收器接收到所述激光的频率为零，则所述数控机床的主轴对应继续前移或后移；
如果所述接收器接收到所述激光的频率不为零，所述控制器将此时所述刀具的位置记录为第四位置；以及
所述控制器计算所述第三及第四位置在水平方向上的坐标差值r。
6.如权利要求5所述的刀具检测方法，其特征在于：所述刀具检测方法还包括以下步骤：
所述控制器判断所述数控机床内所设定的刀具直径是否等于2r，如果设定的刀具直径等于2r，则得知此时所选择的刀具正确，如果设定的刀具直径不等于2r，则得知此时所选择的刀具不正确。
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