CN105081883B - 一种带有在机检测装置的加工中心及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带有在机检测装置的加工中心，它包括机床本体(1)、控制器(2)、设于机床本体(1)内的刀库(3)和用于装夹待加工产品的工作台(4)，其特征在于：所述机床本体(1)内设有用于检测产品多点几何坐标的接触式探头(5)和用于检测产品轮廓度的光学影像投影仪(6)，接触式探头(5)和光学影像投影仪(6)分别装夹于检测刀柄(7)上，并随检测刀柄(7)容置于刀库(3)内，所述的接触式探头(5)和光学影像投影仪(6)分别与控制器(2)信号连接。本发明提供一种带有在机检测装置的加工中心，其可以使产品一次装夹于机床上后即可完成全部的加工和检测，无需二次装夹检测。
Description
技术领域
本发明涉及数控机床的技术领域，具体地是一种带有在机检测装置的加工中心及使用方法。
背景技术
在先进制造技术领域中，核心部件的加工精度是决定装备整体性能的重要因素，例如涡旋式压缩机中的涡旋部件，其涡旋的尺寸精度直接决定了压缩机工作的各项性能。因此，实施产品的质检是确保精密零件满足精度要求的重要监控措施。目前，我国的制造加工领域仍然使用着传统的离线检测模式，其检测过程需要搬运、并重新装夹后检测，检测不合格的产品需要重新返回加工中心，再次装夹、找正，然后进行修正加工，这种现有的方式不仅检测过程复杂、耗时长、检测精度受到再次装夹的影响，而且，返工过程操作复杂，生产周期长。并且多次装夹带来的误差将会造成严重的质量隐患。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种带有在机检测装置的加工中心，其可以使产品一次装夹于机床上后即可完成全部的加工和检测，无需二次装夹检测。
就本发明所述的一种带有在机检测装置的加工中心而言，本发明的技术解决方案是，提供一种具有以下结构的加工中心：它包括机床本体、控制器、设于机床本体内的刀库和用于装夹待加工产品的工作台，所述机床本体内设有用于检测产品多点几何坐标的接触式探头和用于检测产品轮廓度的光学影像投影仪，接触式探头和光学影像投影仪分别装夹于检测刀柄上，并随检测刀柄容置于刀库内，所述的接触式探头和光学影像投影仪分别与控制器信号连接。通过接触式探头可以对产品的平面尺寸和垂直度进行精确检测，通过光学影像投影仪可以对产品的平面轮廓度进行快速检测。
光学影像投影仪和接触式探头串接后装夹于同一检测刀柄上。在二者依序检测从而提高产品检测精度的时候，减少光学影像投影仪和接触式探头检测之间的换刀过程，提高检测效率，同时由于位于同一检测刀柄上的学影像投影仪和接触式探头的位置固定，因此减少了由于换刀动作带来的误差。
所述的光学影像投影仪和接触式探头串接是指，光学影像投影仪和接触式探头之间设有桥接架，光学影像投影仪背离镜头的一端与检测刀柄固定，桥接架的一端与光学影像投影仪的外壳固定，桥接架的另一端与接触式探头的一端固定。
与之相应，本发明另一要解决的技术问题是，提供一种使用加工中心上的在机检测装置进行产品在线检测的使用方法。
就本发明所述的一种带有在机检测装置的加工中心的使用方法而言，本发明为解决所述技术问题的技术方案包括如下步骤：
步骤1、在产品完成加工过程后，控制器依据用户设定的选项参数调用刀库内的接触式探头或光学影像投影仪，或依序调用接触式探头和光学影像投影仪；
步骤2、接触式探头和/或光学影像投影仪所对应的检测刀柄通过换刀机械臂从刀库中调出，并安装于刀头工作位上，若调用接触式探头则进入步骤3，若调用光学影像投影仪则进入步骤5；
步骤3、接触式探头随刀头工作位和工作台的移动相对于产品进行三维空间移动，使接触式探头检测产品上多个位置的坐标值；
步骤4、接触式探头将产品的坐标值通过无线脉冲信号发送给控制器；
步骤5、光学影像投影仪垂直于产品端面拍摄产品的轮廓图像；
步骤6、光学影像投影仪将产品的轮廓图像经过图形处理分析后与标准图像进行比对得到形位公差数据，并输送至控制器。
步骤7、控制器将接触式探头和/或光学影像投影仪的检测数据与设定值进行差值计算，差值小于公差值则产品合格，差值大于公差值则产品不合格。
其中步骤5包括
步骤5.1、光学影像投影仪垂直于产品端面拍摄一张产品的整体轮廓图像；
步骤5.2、光学影像投影仪随刀头工作位下行靠近产品端面，然后聚焦于产品端面上；
步骤5.3、工作台带动产品移动，使光学影像投影仪沿产品端面的边缘线进行多个位置点的拍摄。通过先拍摄一张整体轮廓图像，再进行放大聚焦，然后拍摄产品边缘多个位置点的放大轮廓图，通过多个位置点的放大轮廓图合成的产品轮廓度与整体轮廓图像的轮廓度进行比对，既可以通过整体轮廓图像忽略局部镜面杂质的干扰，又能在重要尺寸部位进行放大检测，提高检测精度。
采用以上结构后，本发明的一种带有在机检测装置的加工中心及使用方法与现有技术相比具有以下优点：首先，产品在机床上生产完成后即可在机检测产品尺寸，避免了离线检测带来的效率低、工序繁琐、重新装夹误差大的问题，其次，通过选用接触式探头和光学影像投影仪中的一种或者二种依序使用，从而可以依据实际产品的需要提供多种检测方案，最后，接触式探头和光学影像投影仪均通过检测刀柄安装于刀库内，因此不占用机床本体的空间，因此可以在现有的加工中心上进行改装。
附图说明
图1是本发明的一种带有在机检测装置的加工中心的结构示意图。
图2是本发明的接触式探头安装于检测刀柄上的示意图。
图3是本发明的光学影像投影仪安装于检测刀柄上的示意图。
图4是本发明的接触式探头和光学影像投影仪装于同一检测刀柄上的示意图。
图5为图4的另一种结构示意图。
图6是本发明的加工中心的使用方法的流程图。
图7是本发明加工的产品结构示意图。
其中，1、机床本体，1.1、刀头工作位，2、控制器，3、刀库，4、工作台，5、接触式探头，6、光学影像投影仪，7、检测刀柄，8、桥接架，9、换刀机械臂。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
如图所示，本发明提供一种带有在机检测装置的加工中心，它包括机床本体1、控制器2、设于机床本体1内的刀库3和用于装夹待加工产品的工作台4，所述机床本体1内设有用于检测产品多点几何坐标的接触式探头5和用于检测产品轮廓度的光学影像投影仪6，接触式探头5和光学影像投影仪6分别装夹于检测刀柄7上，并随检测刀柄7容置于刀库3内，所述的接触式探头5和光学影像投影仪6分别与控制器2信号连接。
光学影像投影仪6和接触式探头5串接后装夹于同一检测刀柄7上。
所述的光学影像投影仪6和接触式探头5串接是指，光学影像投影仪6和接触式探头5之间设有桥接架8，光学影像投影仪6背离镜头的一端与检测刀柄7固定，桥接架8的一端与光学影像投影仪6的外壳固定，桥接架8的另一端与接触式探头5的一端固定。
如图6所示，本发明提供一种带有在机检测装置的加工中心的使用方法，它包括
步骤1、在产品完成加工过程后，控制器2依据用户设定的选项参数调用刀库3内的接触式探头5或光学影像投影仪6，或依序调用接触式探头5和光学影像投影仪6；当然可以先使用接触式探头5后使用光学影像投影仪6，也可以是先使用光学影像投影仪6后使用接触式探头5。
步骤2、接触式探头5和/或光学影像投影仪6所对应的检测刀柄7通过换刀机械臂9从刀库3中调出，并安装于刀头工作位1.1上，若调用接触式探头5则进入步骤3，若调用光学影像投影仪6则进入步骤5；
步骤3、接触式探头5随刀头工作位1.1和工作台4的移动相对于产品进行三维空间移动，使接触式探头5检测产品上多个位置的坐标值；以三轴机床为例，Z轴方向通过刀柄座带动检测刀柄7位移，X轴和Y轴方向通过工作台带动产品位移。
步骤4、接触式探头5将产品的坐标值通过无线脉冲信号发送给控制器2；
步骤5、光学影像投影仪6垂直于产品端面拍摄产品的轮廓图像；即光学影像投影仪6垂直于所需检测的产品端面进行投影成像。可以是竖直方向的俯视投影，可以倾斜方向对于斜面投影。
步骤6、光学影像投影仪6将产品的轮廓图像经过图形处理分析后与标准图像进行比对得到形位公差数据，并输送至控制器2。上述的图像处理分析可以依靠现有技术中常规投影仪的影像处理分析软件进行，此类软件在常规投影仪上即可得到，因此不做详细赘述。
步骤7、控制器2将接触式探头5和/或光学影像投影仪6的检测数据与设定值进行差值计算，差值小于公差值则产品合格，差值大于公差值则产品不合格。
当然，在步骤7之后还可以进行不合格产品的返工作业，即步骤8、控制器依据检测数值识别所述不合格产品的不合格位置属于尺寸过大，可以通过再加工进行修补时，控制器依据不合格尺寸的偏差值修正返工作业的刀具路径参数，然后对不合格产品的不合格位置进行返工作业，并进行回到步骤1进行再次检测。而对于尺寸过小而无法通过在加工修补的产品进行报废处理。
其中，步骤5包括：
步骤5.1、光学影像投影仪6垂直于产品端面拍摄一张产品的整体轮廓图像；
步骤5.2、光学影像投影仪6随刀头工作位1.1下行靠近产品端面，然后聚焦于产品端面上；
步骤5.3、工作台4带动产品移动，使光学影像投影仪6沿产品端面的边缘线进行多个位置点的拍摄。
步骤5.1中的整体轮廓图像可以降低镜面上磨损、凹坑、杂质等干扰因素对于轮廓度检测的影响、而通过步骤5.2和步骤5.3可以对关键尺寸进行放大检测，由此很好的判断产品的轮廓度合格与否。
Claims (4)
1.一种带有在机检测装置的加工中心的使用方法，它包括机床本体(1)、控制器(2)、设于机床本体(1)内的刀库(3)和用于装夹待加工产品的工作台(4)，所述机床本体(1)内设有用于检测产品多点几何坐标的接触式探头(5)和用于检测产品轮廓度的光学影像投影仪(6)，接触式探头(5)和光学影像投影仪(6)分别装夹于检测刀柄(7)上，并随检测刀柄(7)容置于刀库(3)内，所述的接触式探头(5)和光学影像投影仪(6)分别与控制器(2)信号连接，其特征在于：它还包括以下步骤：
步骤1、在产品完成加工过程后，控制器(2)依据用户设定的选项参数调用刀库(3)内的接触式探头(5)或光学影像投影仪(6)，或依序调用接触式探头(5)和光学影像投影仪(6)；
步骤2、接触式探头(5)和/或光学影像投影仪(6)所对应的检测刀柄(7)通过换刀机械臂(9)从刀库(3)中调出，并安装于刀头工作位(1.1)上，若调用接触式探头(5)则进入步骤3，若调用光学影像投影仪(6)则进入步骤5；
步骤3、接触式探头(5)随刀头工作位(1.1)和工作台(4)的移动相对于产品进行三维空间移动，使接触式探头(5)检测产品上多个位置的坐标值；
步骤4、接触式探头(5)将产品的坐标值通过无线脉冲信号发送给控制器(2)；
步骤5、光学影像投影仪(6)垂直于产品端面拍摄产品的轮廓图像；
步骤6、光学影像投影仪(6)将产品的轮廓图像经过图形处理分析后与标准图像进行比对得到形位公差数据，并输送至控制器(2)；
步骤7、控制器(2)将接触式探头(5)和/或光学影像投影仪(6)的检测数据与设定值进行差值计算，差值小于公差值则产品合格，差值大于公差值则产品不合格。
2.根据权利要求1所述带有在机检测装置的加工中心的使用方法，其特征在于：步骤5包括
步骤5.1、光学影像投影仪(6)垂直于产品端面拍摄一张产品的整体轮廓图像；
步骤5.2、光学影像投影仪(6)随刀头工作位(1.1)下行靠近产品端面，然后聚焦于产品端面上；
步骤5.3、工作台(4)带动产品移动，使光学影像投影仪(6)沿产品端面的边缘线进行多个位置点的拍摄。
3.根据权利要求1所述带有在机检测装置的加工中心的使用方法，其特征在于：光学影像投影仪(6)和接触式探头(5)串接后装夹于同一检测刀柄(7)上。
4.根据权利要求3所述带有在机检测装置的加工中心的使用方法，其特征在于：所述的光学影像投影仪(6)和接触式探头(5)串接是指，光学影像投影仪(6)和接触式探头(5)之间设有桥接架(8)，光学影像投影仪(6)背离镜头的一端与检测刀柄(7)固定，桥接架(8)的一端与光学影像投影仪(6)的外壳固定，桥接架(8)的另一端与接触式探头(5)的一端固定。
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