CN104942652B - 激光衍射在线对刀检刀系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光衍射在线对刀检刀系统及方法，包括激光二极管、间距可调狭缝、刀具、工件、升降装置和CCD图像采集系统，激光二极管安装在间距可调狭缝一侧，间距可调狭缝安装在工件一侧，工件下端安装有升降装置，工件上方安装有刀具，工件另一侧安装有CCD图像采集系统。本发明可以在不破坏工件初始表面的情况下实现高精度对刀，能够识别出刀尖对工件表面的距离、刀刃与工件表面的倾角、刀刃磨损情况，对刀及检刀速度快，精度高，使用便捷，成本低。

Description

激光衍射在线对刀检刀系统及方法

技术领域

本发明涉及加工刀具相对于工件原始表面的在线自动对刀、检刀领域，具体涉及激光衍射在线对刀检刀系统及方法。

背景技术

目前的超精密对刀方法往往利用机床配套的CCD、专用对刀装置完成刀具轮廓或特征点的识别，从而确定刀具特征位置相对于机床的绝对坐标，再通过不断缩小轴向进给量逼近工件初始表面。当在工件初始表面加工完特定切深并全部露出新材料后，机床可自动识别已加工表面的位置坐标进而完成再次入刀后的精确加工。但是该方法不能够实现刀具相对于工件初始表面的精确轴向位置关系。而在工件初始表面进行特定切深加工的对刀方面，常常通过不断缩小刀具进给量使刀尖逼近工件初始表面，并采用光学显微观察法，通过试错的方法来确定刀尖与工件表面之间的轴向相对位置关系。但是该方法不科学，精度不高，也浪费时间。还可采用各种触发传感器(如力、声发射传感器等)的方式来实现对刀，但往往刀尖压入材料一定尺度后才能反馈出信号，对刀信号响应速度和对刀精度受工件材料因素和外界环境因素影响较大。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了激光衍射在线对刀检刀系统及方法，可以在不破坏工件初始表面的情况下实现高精度对刀，能够识别出刀尖对工件表面的距离、刀刃与表面的倾角、刀刃磨损情况，对刀及检刀速度快，精度高，使用便捷，成本低。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

激光衍射在线对刀检刀系统，包括激光二极管、间距可调狭缝、刀具、工件、升降装置和CCD图像采集系统，激光二极管安装在间距可调狭缝一侧，间距可调狭缝安装在工件一侧，工件下端安装有升降装置，工件上方安装有刀具，工件另一侧安装有CCD图像采集系统。

为解决上述问题，本发明还提供了一种激光衍射在线对刀检刀方法，包括如下步骤：

S1、启动升降装置，使得刀具刀尖和工件平面逐渐接近，从而使得刀尖与工件表面棱边产生刀口效应；

S2、启动激光二极管，使得斜入射激光通过可调狭缝形成线型激光，并通过刀具刀尖和工件棱边形成的刀口狭缝最终产生衍射条纹；

S3、利用CCD图像采集系统采集到的衍射条纹距离和光强特征参数等来计算对刀间隙，从而控制刀具伺服驱动完成特定精度的在线对刀及反馈；

S4、通过升降装置逐步抬升工件并逼近刀尖过程中衍射条纹特征的变化和相关数据处理，评估刀刃相对于工件表面的加工角度及刀具刃口的磨损情况。

本发明具有以下有益效果：

可以在不破坏工件初始表面的情况下实现高精度对刀，能够识别出刀尖对工件表面的距离、刀刃与表面的倾角、刀刃磨损情况，对刀及检刀速度快，精度高，使用便捷，成本低。

附图说明

图1为本发明实施例一种激光衍射在线对刀检刀系统的结构示意图。

图中，1-激光二极管；2-间距可调狭缝；3-刀具；4-升降装置；5-工件；6-CCD图像采集系统；7-衍射斑。

具体实施方式

为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明实施例提供了一种激光衍射在线对刀检刀系统，包括激光二极管1、间距可调狭缝2、刀具3、工件5、升降装置4和CCD图像采集系统6，激光二极管1安装在间距可调狭缝2一侧，间距可调狭缝2安装在工件5一侧，工件5下端安装有升降装置4，工件5上方安装有刀具3，工件5另一侧安装有CCD图像采集系统6。

本具体实施包括如下步骤：

S1、启动升降装置，使得刀具刀尖和工件平面逐渐接近，从而使得刀尖与工件表面棱边产生刀口效应；

S2、启动激光二极管，使得斜入射激光通过可调狭缝形成线型激光，并通过刀具刀尖和工件棱边形成的刀口狭缝最终产生衍射条纹；

S3、利用CCD图像采集系统采集到的衍射条纹距离和光强特征参数等来计算对刀间隙，从而控制刀具伺服驱动完成特定精度的在线对刀及反馈；

S4、通过升降装置逐步抬升工件并逼近刀尖过程中衍射条纹特征的变化和相关数据处理，评估刀刃相对于工件表面的加工角度及刀具刃口的磨损情况。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.激光衍射在线对刀检刀系统，其特征在于，包括激光二极管(1)、间距可调狭缝(2)、刀具(3)、工件(5)、升降装置(4)和CCD图像采集系统(6)，激光二极管(1)安装在间距可调狭缝(2)一侧，间距可调狭缝(2)安装在工件(5)一侧，工件(5)下端安装有升降装置(4)，工件(5)上方安装有刀具(3)，工件(5)另一侧安装有CCD图像采集系统(6)；

其中，通过将间距可调狭缝(2)安装在工件(5)一侧，工件(5)下端安装有升降装置(4)，工件(5)另一侧安装有CCD图像采集系统(6)用于在不破坏工件初始表面的情况下实现高精度对刀，以及用于识别出刀尖对工件表面的距离、刀刃与表面的倾角、刀刃磨损情况。

2.激光衍射在线对刀检刀方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、启动升降装置，使得刀具刀尖和工件平面逐渐接近，从而使得刀尖与工件表面棱边产生刀口效应；

S2、启动激光二极管，使得斜入射激光通过可调狭缝形成线型激光，并通过刀具刀尖和工件棱边形成的刀口狭缝最终产生衍射条纹；

S3、利用CCD图像采集系统采集到的衍射条纹距离和光强特征参数等来计算对刀间隙，从而控制刀具伺服驱动完成特定精度的在线对刀及反馈；

S4、通过升降装置逐步抬升工件并逼近刀尖过程中衍射条纹特征的变化和相关数据处理，评估刀刃相对于工件表面的加工角度及刀具刃口的磨损情况。