CN102927911A

CN102927911A - 刀具测量系统

Info

Publication number: CN102927911A
Application number: CN2012104724516A
Authority: CN
Inventors: 赵春花
Original assignee: Kunshan Yunco Precision Co Ltd
Current assignee: Kunshan Yunco Precision Co Ltd
Priority date: 2012-11-20
Filing date: 2012-11-20
Publication date: 2013-02-13

Abstract

本发明提供了一种刀具测量系统，包括：底板、刀具测量装置、机械手和容器，刀具测量装置设置在底板上，其包括：夹具，安装在底板上的设定位置，用于夹持刀具至设定位置；安装座，安装在台阶上的设定位置；数码相机，安装在安装座上，并对准设定位置；容器安放在底板上，位于机械手与刀具测量装置之间，用于盛放刀具；机械手，用于从容器中拾取刀具给夹具；控制器，电连接刀具测量装置和机械手。该刀具测量系统因为采用数码相机和夹持机构进行非接触自动测量，所以克服了人工测量效率较低的问题，提高了刀具的测量效率。

Description

刀具测量系统

技术领域

本发明涉及机械加工领域，具体来说，涉及一种刀具测量系统。

背景技术

刀具是数控机床用来加工精密零件的工具，因此，只有刀具自身精度达到了要求，才能加工出合格的精密零件。在精密零件加工精度要求越来越高的情况下，对所采用的刀具自身精度同样提出更高要求。

相关的应用于刀具形状公差、位置公差、直径的测量技术，大多由人工采用机械或是电子游标卡尺进行抽检测量，这种人工测量方法的效率较低。

发明内容

本发明旨在提供一种刀具测量系统，以解决上述的问题。

在本发明的实施例中，提供了一种刀具测量系统，包括：底板、刀具测量装置、机械手和容器，刀具测量装置设置在底板上，其包括：夹具，安装在底板上的设定位置，用于夹持刀具至设定位置；安装座，安装在台阶上的设定位置；数码相机，安装在安装座上，并对准设定位置；容器安放在底板上，位于机械手与刀具测量装置之间，用于盛放刀具；机械手，用于从容器中拾取刀具给夹具；控制器，电连接刀具测量装置和机械手。

该刀具测量系统因为采用数码相机和夹持机构进行非接触自动测量，所以克服了人工测量效率较低的问题，提高了刀具的测量效率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明实施例的刀具测量系统的立体图；

图2示出了根据本发明优选实施例的刀具测量系统的立体图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。

图1示出了根据本发明实施例的刀具测量系统的立体图；图2示出了根据本发明优选实施例的刀具测量系统的立体图。

如图所示，该刀具测量系统包括：

底板51、刀具测量装置30、机械手40和容器50，刀具测量装置30设置在底板51上，其包括：夹具，安装在底板51上的设定位置，用于夹持刀具至设定位置；

安装座（18、19、21、23、37），安装在台阶上的设定位置；

数码相机（16、24），安装在安装座（18、19、21、23、37）上，并对准设定位置；

容器50安放在底板51上，位于机械手40与刀具测量装置30之间，用于盛放刀具；

机械手40，用于从容器50中拾取刀具给夹具30；

控制器，电连接刀具测量装置30和机械手40。

优选地，机械手40包括：连接在一起的直线轴（41、42、43）、旋转缸44和夹钳45。该夹钳可以是平行二指夹钳。该旋转缸可以是气动旋转缸，可做正反90度旋转动作。

优选地，直线轴（41、42、43）包括X方向直线轴42、Y方向直线轴41和Z方向直线轴43，X方向直线轴42的一端部朝向设定位置，旋转缸44安装在端部，夹钳45安装在旋转缸44上。

优选地，容器50包括：待检料盘53，用于盛放待检的刀具；空料盘54，用于盛放合格的刀具；废料盘52，用于盛放不合格的刀具。

优选地，夹具包括：旋转轴34，安装在底板51上；夹头14，用于夹持刀具，其安装在旋转轴34上。

优选地，安装座（18、19、21、23、37）包括：背景板18，安装在台阶上，设置在镜头16的相对侧；连接板23，数码相机（16、24）包括机身24和镜头16，机身24安装在连接板23上；移动调节机构（19、21、37），连接板23通过移动调节机构（19、21、37）安装到台阶上。

优选地，移动调节机构（19、21、37）包括：X轴19，水平地安装在台阶的上表面上；Z轴安装座21，竖直地设置在X轴19上；Z轴37，安装在Z轴安装座21上，连接板23安装在Z轴37上。

优选地，X轴和Z轴为手动装置，夹头14为气动装置。

优选地，刀具测量系统还包括：电控柜1，用于安装控制器。

优选地，控制器包括：第一模块，用于使机械手40从待检料盘53中取出刀具，并将其插入旋转轴34上处于松开状态的夹头14上；第二模块，用于使旋转轴34通气，以使得夹头14将刀具夹紧；第三模块，用于使旋转轴34匀速运动；第四模块，用于使数码相机（16、24）按照设定的拍摄频率给刀具拍摄不同角度上的加工特征；第五模块，用于对所拍摄的图像进行图像处理，并与理论刀具设计图形上的形位公差进行对比，从而得到相应各刀具特征上的实际形位公差数据，并判断刀具是否合格；第六模块，用于使旋转轴34停止转动；第七模块，用于使夹头14松开；第八模块，用于如果测量结果合格，则使机械手40将刀具放置在空料盘54中，如果测量结果不合格，则使机械手40将刀具放置到废料盘52中。

图2中的54为大理石台面。

刀具测量前，由控制器控制机械手从待检料盘中取出一把刀具，并将其插入旋转轴上处于松开状态的夹头上。放到位置后，给旋转轴通气，以使得夹头将刀具夹紧。刀具一旦被夹头夹紧，旋转轴则开始进行匀速运动，同时数码相机开始按照设定的拍摄频率给刀具拍摄不同角度上的加工特征，拍摄过程中给拍摄区域打等光，且为了得到更高质量的图像效果，刀具正下方放置了一块背景板，避免因灯光反射效应而影响最终图像质量，所拍摄的图像通过机身上的数据线实时传递回控制器，进行图像处理，并与理论刀具设计图形上的形位公差进行对比，从而得到相应各刀具特征上的实际形位公差数据。

一旦前一把刀具拍摄检测完毕，则旋转轴停止转动。随后，夹头松开，机械手上的平行二指夹钳重新夹住刀具。如果测量结果合格，则机械手将该刀具放置在放置合格刀具的料盘上。而如果测量结果不合格，则机械手将该刀具放置到废料盘中。放置好后，机械手将回到最开始的运动位置，夹持下一把刀具，所有动作将进入下一个动作循环中。

刀具测量前，调节数码相机相对被测量刀具的位置关系，本实施例是通过手动Z轴和手动X轴来实现的。数码相机通过连接板被固定在手动Z轴上，而手动Z轴被固定在手动X轴上。通过手动Z轴调节数码相机相对被测刀具的高度是否符合测量要求，而通过手动X轴调节数码相机拍摄区域是否位于被测刀具的中心位置。通过测试，判定调节是否满足要求，满足要求后，则可通过手动Z轴和手动X轴上的紧定螺钉将各自位置状态固定好。通过这种方式，可便于获取最佳的测量图像等相关信息，便于得到更高的测量精度。整个取放刀具、检测刀具、分拣刀具的过程为全自动化过程，避免人工干预，在提高测量精度的同时，全面提高了刀具检测效率，为现代化大规模生产提供可靠的刀具加工精度质量控制综合解决方案。

在相关技术中，由于刀具的批量生产中，同一规格单批次数量大，而刀具规格很多，仅通过人工抽检方式，难免会出现因实际超差不符合要求的刀具未被检测出来，最终当作合格品流入市场，导致后端使用刀具时出现严重质量问题，但此时发现已为时已晚；刀具表面及所加工的特征精度高，表面光洁度要求也高，传统方法需要将测量工具与刀具表面接触，对刀具特征表面会有一定损伤，从而影响刀具自身精度；刀具上的特征多具有较为复杂的曲面形貌，相关技术难以测量复杂曲面的形貌特征。

本发明公开的非接触式刀具测量系统，解决了以往刀具测量方法中存在的效率低、接触式测量过程导致对刀具自身精度造成影响、表面复杂曲面特征难以有效测量、抽检难以全面检测刀具精度等技术问题，该刀具测量系统具有测量精度高、测量效果高、测量功能强大（刀具形貌特征全方位测量、形位公差和直径测量）、外形尺寸小、成本低等特点，为精密刀具形位公差和直径的测量提供了综合优化解决方案。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种刀具测量系统，其特征在于，包括：底板（51）、刀具测量装置（30）、机械手（40）和容器（50），所述刀具测量装置（30）设置在所述底板（51）上，其包括：

夹具，安装在所述底板（51）上的设定位置，用于夹持刀具至所述设定位置；

安装座（18、19、21、23、37），安装在所述台阶上的所述设定位置；

数码相机（16、24），安装在所述安装座（18、19、21、23、37）上，并对准所述设定位置；

所述容器（50）安放在所述底板（51）上，位于所述机械手（40）与所述刀具测量装置（30）之间，用于盛放刀具；

所述机械手（40），用于从所述容器（50）中拾取刀具给所述夹具（30）；

控制器，电连接所述刀具测量装置（30）和所述机械手（40）。

2.根据权利要求1所述的刀具测量系统，其特征在于，所述机械手（40）包括：连接在一起的直线轴（41、42、43）、旋转缸（44）和夹钳（45）。

3.根据权利要求2所述的刀具测量系统，其特征在于，所述直线轴（41、42、43）包括X方向直线轴（42）、Y方向直线轴（41）和Z方向直线轴（43），所述X方向直线轴（42）的一端部朝向所述设定位置，所述旋转缸（44）安装在所述端部，所述夹钳（45）安装在所述旋转缸（44）上。

4.根据权利要求3所述的刀具测量系统，其特征在于，所述容器（50）包括：

待检料盘（53），用于盛放待检的刀具；

空料盘（54），用于盛放合格的刀具；

废料盘（52），用于盛放不合格的刀具。

5.根据权利要求4所述的刀具测量系统，其特征在于，所述夹具包括：

旋转轴（34），安装在所述底板（51）上；

夹头（14），用于夹持刀具，其安装在所述旋转轴（34）上。

6.根据权利要求5所述的刀具测量系统，其特征在于，所述安装座（18、19、21、23、37）包括：

背景板（18），安装在所述台阶上，设置在所述镜头（16）的相对侧；

连接板（23），所述数码相机（16、24）包括机身（24）和镜头（16），所述机身（24）安装在所述连接板（23）上；

移动调节机构（19、21、37），所述连接板（23）通过所述移动调节机构（19、21、37）安装到所述台阶上。

7.根据权利要求6所述的刀具测量系统，其特征在于，所述移动调节机构（19、21、37）包括：

X轴（19），水平地安装在所述台阶的上表面上；

Z轴安装座（21），竖直地设置在所述X轴（19）上；

Z轴（37），安装在所述Z轴安装座（21）上，所述连接板（23）安装在所述Z轴（37）上。

8.根据权利要求7所述的刀具测量系统，其特征在于，所述X轴和所述Z轴为手动装置，所述夹头（14）为气动装置。

9.根据权利要求8所述的刀具测量系统，其特征在于，还包括：

电控柜（1），用于安装所述控制器。

10.根据权利要求9所述的刀具测量系统，其特征在于，所述控制器包括：

第一模块，用于使所述机械手（40）从所述待检料盘（53）中取出刀具，并将其插入所述旋转轴（34）上处于松开状态的夹头（14）上；

第二模块，用于使所述旋转轴（34）通气，以使得所述夹头（14）将所述刀具夹紧；

第三模块，用于使所述旋转轴（34）匀速运动；

第四模块，用于使所述数码相机（16、24）按照设定的拍摄频率给刀具拍摄不同角度上的加工特征；

第五模块，用于对所拍摄的图像进行图像处理，并与理论刀具设计图形上的形位公差进行对比，从而得到相应各刀具特征上的实际形位公差数据，并判断刀具是否合格；

第六模块，用于使所述旋转轴（34）停止转动；

第七模块，用于使所述夹头（14）松开；

第八模块，用于如果测量结果合格，则使所述机械手（40）将刀具放置在所述空料盘（54）中，如果测量结果不合格，则使所述机械手（40）将刀具放置到所述废料盘（52）中。