CN103575212A - 一种pcb微型铣刀参数检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种PCB微型铣刀参数检测方法，其步骤是：第一步，将待检测微型铣刀旋转一周，在微型铣刀旋转的同时，采用CMOS相机采集图像；第二步，通过图像处理软件将所采集的图像拼接，最终得到一幅待检测微型铣刀圆周表面的展开图；第三步，在得到的展开图中就能很方便地得到微型铣刀的各个参数。本发明在微型铣刀检测中，使用类似于线扫描技术和图像拼接技术，通过专用的图像处理软件，进行优化测量算法和调节光源，得到一个质量很高的拼接图片，然后对该拼接图片进行处理和解析，最终可以得到高精度的各种参数数据，确实实现全面检测微型铣刀参数。

Description

一种PCB微型铣刀参数检测方法

技术领域

本发明涉及一种PCB微型铣刀参数检测方法。 

背景技术

为了企业的发展需要，本发明人大力发展PCB微型铣刀生产业务，产量得到了很大的提高，但是，在PCB铣刀的检测过程中，因为它的类型和品种非常多，在寻找其特征上存在很多困难，所以，在检测方面就成为了提高产量的瓶颈。 

当前，微型铣刀的检测方法主要是人工采用卡尺测量，或利用人的肉眼通过显微镜观察微型铣刀的加工表面，得到各个测量参数，但是这个方法效率极为低下，而且精度也不高；即使采用外购基恩士或者镭射等专用铣刀检测设备，也只能检测仅有的刃径和全长等几个参数，无法获取在三维立体空间中的参数。目前市面上还没有能够全面检测微型铣刀参数的设备。 

为了提高微型铣刀的检测效率，本发明人专门研发一种高效的微型铣刀参数检测方法，本案由此产生。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种PCB微型铣刀参数检测方法，以全面检测微型铣刀参数。 

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下： 

一种PCB微型铣刀参数检测方法，其步骤是：

第一步，将待检测微型铣刀旋转一周，在微型铣刀旋转的同时，采用CMOS相机采集图像；

第二步，通过图像处理软件将所采集的图像拼接，最终得到一幅待检测微型铣刀圆周表面的展开图；

第三步，在得到的展开图中就能很方便地得到微型铣刀的各个参数。

所述第一步之前，先将待检测微型铣刀装在检测机构上，检测机构包括机台、V块、压轮、背面相机、背面光源、正面相机、正面光源和旋转工作头，待检测微型铣刀的上段借助压轮的压紧贴合在V块的V型槽中，待检测微型铣刀的下端固定在旋转工作头上而由旋转工作头带动以V型槽为基准旋转，背面相机和背面光源配合并正对待检测微型铣刀，正面相机和正面光源配合并正对待检测微型铣刀。 

所述检测机构旋转工作头，由控制电路、编码器、联轴器、双轴步进电机、刚性转轴、弹性夹头组件和夹头控制板配合压轮组成，压轮正对V块安装在机台上，压轮和V块之间留有容纳待检测微型铣刀的间隙，夹头控制板位于此间隙下方，弹性夹头组件插置在夹头控制板的松紧孔中，弹性夹头组件中心正对此间隙具有插孔，弹性夹头组件下方通过夹套连接在第一联轴器的一端上，第一联轴器的另一端通过刚性转轴与第二联轴器的一端连接，第二联轴器的另一端和第三联轴器的一端分别连接在双轴步进电机的两个输出轴上，编码器连接在第三联轴器的另一端上，编码器和双轴步进电机与控制电路连接，控制电路根据编码器反馈的信号控制双轴步进电机工作。 

所述第一联轴器采用轴向零间隙联轴器，第二联轴器采用薄片式弹性联轴器，第三联轴器采用十字型联轴器。 

所述弹性夹头组件由夹头、螺纹顶杆、套筒、夹头壳、夹头盖、内锥套、滚珠衬套、弹性挡圈、平垫圈、小压簧和大压簧组成，夹头的中心形成插孔，螺纹顶杆插在插孔的下段，夹头的下端固定用于连接第一联轴器的夹套，夹头的上端插置在夹头壳的顶部通孔中，夹头壳的底部借助弹性挡圈固定有夹头盖，夹头的上端还套在滚珠衬套和小压簧中，小压簧的两端抵在滚珠衬套的下端和夹头盖上，滚珠衬套的上端抵在夹头壳顶部通孔的孔缘上，内锥套则套在滚珠衬套和小压簧外，内锥套的两端抵在夹头壳顶部通孔的孔缘和夹头盖上，弹性挡圈的下方设置平垫圈，套筒套在夹头的中段上，大压簧套在套筒外且两端抵在平垫圈和夹套上。 

所述插孔呈上小下大状，螺纹顶杆则呈上细下粗状。 

所述第一步中，采用CMOS相机采集100幅图像，所述第二步中，通过图像处理软件将所采集的100幅图像拼接，最终得到一幅待检测微型铣刀圆周表面的展开图。 

采用上述方案后，本发明在微型铣刀检测中，使用类似于线扫描技术和图像拼接技术，通过专用的图像处理软件，进行优化测量算法和调节光源，得到一个质量很高的拼接图片，然后对该拼接图片进行处理和解析，最终可以得到高精度的各种参数数据，确实实现全面检测微型铣刀参数。 

以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。 

附图说明

图1是本发明拍摄得到的拼接前原始图片； 

图2是本发明拍摄得到的拼接前原始图片被拉长以后；

图3是本发明得到有效刃长参数的示意图；

图4是本发明得到齿形参数的示意图；

图5是本发明得到右旋数个数参数的示意图；

图6是本发明得到右旋角参数的示意图；

图7是本发明得到齿宽（部分）参数的示意图；

图8是本发明得到右旋沟宽（部分）参数的示意图；

图9是本发明得到左旋角参数的示意图；

图10是本发明得到重叠参数的示意图；

图11是本发明背光处理得到外径、回旋外径、全长测量参数的示意图；

图12是本发明使用的检测机构立体示意图；

图13是本发明使用的检测机构侧视图；

图14是本发明使用的检测机构旋转工作头主要结构示意图。

标号说明 

编码器1           双轴步进电机2    第一联轴器21

第二联轴器22      第三联轴器23     刚性转轴3

弹性夹头组件4     夹套40           插孔41

夹头42            套筒43           夹头壳44

夹头盖441         弹性挡圈442      平垫圈443

顶部通孔444       内锥套45         滚珠衬套46

小压簧47          大压簧48         螺纹顶杆49

夹头控制板5       压轮6            V块7

待检测微型铣刀8   机台9            旋转工作头90

背面相机91        背面光源92       正面相机93

正面光源94。

具体实施方式

本发明揭示的一种PCB微型铣刀参数检测方法如下所述。 

第一步，先将待检测微型铣刀旋转一周，在微型铣刀旋转的同时，采用CMOS相机采集图像，如图1所示。 

为了尽量保证旋转的角位移均匀，本发明先将待检测微型铣刀8装在检测机构上，如图12至图14所示，检测机构包括机台9、V块7、压轮6、背面相机91、背面光源92、正面相机93、正面光源94和旋转工作头90，待检测微型铣刀8的上段借助压轮6的压紧贴合在V块成7的V型槽中，待检测微型铣刀8的下端固定在旋转工作头90上，待检测微型铣刀8由旋转工作头90带动以V块7的V型槽为基准旋转，背面相机91和背面光源92配合并正对待检测微型铣刀8进行背面图像采集，正面相机93和正面光源94配合并正对待检测微型铣刀9进行正面图像采集。 

旋转工作头90的作用是带动待检测微型铣刀8以V块7的V型槽为基准旋转，其具体结构不受本文限制。本文中较佳实施例的旋转工作头，由控制电路（常见构件，图中未标出）、编码器1、联轴器、双轴步进电机2、刚性转轴3、弹性夹头组件4和夹头控制板5配合压轮6组成。 

压轮6正对V块7安装在机台9上。压轮6和V块7之间留有容纳待检测微型铣刀8的间隙。此实施例采用平推式压轮。 

夹头控制板5位于容纳待检测微型铣刀8的间隙下方。此实施例夹头控制板5采用双联气缸控制。 

弹性夹头组件4下方通过联轴器2与步进电机3的输出轴联接。 

弹性夹头组件4插置在夹头控制板5的松紧孔中。弹性夹头组件4中心正对容纳待检测微型铣刀8的间隙具有插孔41。弹性夹头组件4下方通过夹套40连接在第一联轴器21的一端上。弹性夹头组件4是依靠弹力将待检测微型铣刀夹紧的构件，其具体结构有很多种，配合图2所示，此实施例是：弹性夹头组件4由夹头42、螺纹顶杆49、套筒43、夹头壳44、夹头盖441、内锥套45、滚珠衬套46、弹性挡圈442、平垫圈443、小压簧47和大压簧48组成，夹头42的中心形成插孔41，螺纹顶杆49插在插孔41的下段，夹头42的下端固定夹套40用于连接第一联轴器21，夹头42的上端插置在夹头壳44的顶部通孔444中，夹头壳44的底部借助弹性挡圈442固定有夹头盖441，夹头42的上端还套在滚珠衬套46和小压簧47中，小压簧47的两端抵在滚珠衬套46的下端和夹头盖441上，滚珠衬套46的上端抵在夹头壳44顶部通孔444的孔缘上，内锥套45则套在滚珠衬套46和小压簧47外，内锥套45的两端抵在顶部通孔444的孔缘和夹头盖441上，弹性挡圈442的下方设置平垫圈443，套筒43套在夹头42的中段上，大压簧48套在套筒43外且两端抵在平垫圈443和夹套40上。为了达到更好的夹持效果，此实施例中，插孔41呈上小下大状，螺纹顶杆49则呈上细下粗状，具体地说：夹头42为三瓣式夹头，当夹头控制板5向下压夹头壳44时，大压簧48被压缩，三瓣式夹头42张开，此时插孔41呈上大下小状，待检测微型铣刀8可自由取放；当夹头控制板5向上复位时，大压簧48回复，三瓣式夹头42夹紧，此时插孔41呈上小下大状，待检测微型铣刀8被夹紧。 

第一联轴器21的另一端通过转轴刚性3与第二联轴器22的一端连接，第二联轴器22的另一端和第三联轴器23的一端分别连接在双轴步进电机2的两个输出轴上。各联轴器提供运动构件之间柔性联接。此实施例第一联轴器21采用轴向零间隙联轴器，第二联轴器22采用薄片式弹性联轴器，第三联轴器23采用十字型联轴器。 

编码器1连接在第三联轴器23的另一端上，编码器1可以反馈旋转角度。编码器1和双轴步进电机2与控制电路连接，控制电路根据编码器1反馈的信号控制双轴步进电机2工作。 

本发明运用铣刀检测时，借助编码器1、联轴器和双轴步进电机2带动弹性夹头组件4上的待检测微型铣刀8高精度旋转，径向跳动与轴向跳动在0.002mm以内，实现自动检测，提升检测效果。另外，弹性夹头组件4独立设置，通过夹套40可以方便地拆卸，便于维修、更换。 

第二步，再通过图像处理软件将所采集的图像处理（如图2所示），拼接，最终得到一幅待检测微型铣刀圆周表面的展开图，如图3所示。 

具体可以将微型铣刀旋转一周，每次只采集20个像素宽度上的细长图片，采集100幅图像，再将100张的20个像素宽度的图片进行拼接，最终处理所用图像由该100幅图像拼接而成。 

首先根据所输入外径标称值计算幅小图像的行数：Num = 外径*PI/ps/n，其中，ps为每个像素所对应的大小，n即每周所采集图像，PI为圆周率，在此，ps为5.78μm（每个像素实际大小），n为100，外径单位为μm；工作中，所采集图像大小为3840ps*20 ps，即20行(如图3所示外围矩形100)，对于每张采集到的图像，根据上述所求的行数Num从20行中截取图像(如图3所示内部矩形101)，并拼接。 

第三步，在得到的展开图中就能很方便地得到微型铣刀的各个参数。 

具体视觉处理过程如下述。 

正面图像：图1所示为正面相机所采集铣刀图像，根据铣刀标称外径计算拼接所需的图像行数，如图2所示小矩形区域，并截取。共采集100幅图像完成正面图像的拼接，结果如图3所示。 

完成图像拼接后，根据如下顺序依次求得铣刀待测参数：右旋角、有效刃长、右旋数、鱼尾角、右旋沟深、齿宽、左旋角、重叠；其中，右旋角即图3所示右旋线与X轴的夹角；有效刃长即铣刀刃部最小齿沟的前脚（靠近铣刀尾部的齿沟脚）到鱼尾尖的距离，即图4中所示的铣刀鱼尾尖边界到图5所示铣刀最小刃前脚边界的距离；右旋数即铣刀右旋的个数，由图6所示区域个数得到；鱼尾角即铣刀鱼尾尖部分两条切沟所成的角，由图7所式切沟的轮廓线，将下方的轮廓线沿X轴向上翻转，所得的轮廓线与上方的轮廓线之间所称的钝角即鱼尾角；图8所示齿沟的最小外接矩形垂直右旋线方向的边长即右旋沟深；图9所示区域即铣刀刃部，该区域沿右旋方向的大小即齿宽；图10所示由齿沟中心连线所得直线与X轴方向夹角即左旋角；图11所示标识区域为齿沟的前脚和后脚，它们是分别位于上下两条右旋区域，且距离最近的两个齿沟的后脚与前脚，这两个脚沿X轴的距离即铣刀的重叠。 

背面图像：铣刀旋转一周，由背面相机采集多幅图像，如图12所示，在该图中依次测量铣刀的全长、实际外径、最大回旋外径。图中的矩形框即铣刀的最小外接矩形，其右边界结合机械安装及标定即可得铣刀全长；矩形的高度即铣刀的实际外径，铣刀旋转一周中，所得该值的最大值作为实际外径的最终值；在旋转一周中，所得的矩形上边界行坐标最小值和下边界行坐标最大值之差即铣刀的最大回旋外径。 

以上仅为本发明的一个较佳实施例，并非对本发明的保护范围的限定。凡依本案的设计思路所做的等同变化，均落入本案的保护范围。 

Claims (7)

1.一种PCB微型铣刀参数检测方法，其特征在于步骤是： 

第一步，将待检测微型铣刀旋转一周，在微型铣刀旋转的同时，采用CMOS相机采集图像；

第二步，通过图像处理软件将所采集的图像拼接，最终得到一幅待检测微型铣刀圆周表面的展开图；

第三步，在得到的展开图中得到微型铣刀的各个参数。

2.如权利要求1的一种PCB微型铣刀参数检测方法，其特征在于：所述第一步之前，先将待检测微型铣刀装在检测机构上，检测机构包括机台、V块、压轮、背面相机、背面光源、正面相机、正面光源和旋转工作头，待检测微型铣刀的上段借助压轮的压紧贴合在V块的V型槽中，待检测微型铣刀的下端固定在旋转工作头上而由旋转工作头带动以V型槽为基准旋转，背面相机和背面光源配合并正对待检测微型铣刀，正面相机和正面光源配合并正对待检测微型铣刀。

3.如权利要求2的一种PCB微型铣刀参数检测方法，其特征在于：所述检测机构旋转工作头，由控制电路、编码器、联轴器、双轴步进电机、刚性转轴、弹性夹头组件和夹头控制板配合压轮组成，压轮正对V块安装在机台上，压轮和V块之间留有容纳待检测微型铣刀的间隙，夹头控制板位于此间隙下方，弹性夹头组件插置在夹头控制板的松紧孔中，弹性夹头组件中心正对此间隙具有插孔，弹性夹头组件下方通过夹套连接在第一联轴器的一端上，第一联轴器的另一端通过刚性转轴与第二联轴器的一端连接，第二联轴器的另一端和第三联轴器的一端分别连接在双轴步进电机的两个输出轴上，编码器连接在第三联轴器的另一端上，编码器和双轴步进电机与控制电路连接，控制电路根据编码器反馈的信号控制双轴步进电机工作。

4.如权利要求3的一种PCB微型铣刀参数检测方法，其特征在于：所述第一联轴器采用轴向零间隙联轴器，第二联轴器采用薄片式弹性联轴器，第三联轴器采用十字型联轴器。

5.如权利要求4的一种PCB微型铣刀参数检测方法，其特征在于：所述弹性夹头组件由夹头、螺纹顶杆、套筒、夹头壳、夹头盖、内锥套、滚珠衬套、弹性挡圈、平垫圈、小压簧和大压簧组成，夹头的中心形成插孔，螺纹顶杆插在插孔的下段，夹头的下端固定用于连接第一联轴器的夹套，夹头的上端插置在夹头壳的顶部通孔中，夹头壳的底部借助弹性挡圈固定有夹头盖，夹头的上端还套在滚珠衬套和小压簧中，小压簧的两端抵在滚珠衬套的下端和夹头盖上，滚珠衬套的上端抵在夹头壳顶部通孔的孔缘上，内锥套则套在滚珠衬套和小压簧外，内锥套的两端抵在夹头壳顶部通孔的孔缘和夹头盖上，弹性挡圈的下方设置平垫圈，套筒套在夹头的中段上，大压簧套在套筒外且两端抵在平垫圈和夹套上。

6.如权利要求3的一种PCB微型铣刀参数检测方法，其特征在于：所述插孔呈上小下大状，螺纹顶杆则呈上细下粗状。

7.如权利要求3的一种PCB微型铣刀参数检测方法，其特征在于：所述第一步中，采用CMOS相机采集100幅图像，所述第二步中，通过图像处理软件将所采集的100幅图像拼接，最终得到一幅待检测微型铣刀圆周表面的展开图。

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