CN108214102A - 一种球头铣刀磨损检测系统及其检测方法 - Google Patents

Abstract

一种球头铣刀磨损检测系统及其检测方法，包括壳体、底座、电路板、控制室按钮、数据传输接口、电池仓、液晶显示屏、检测头、红外线扫描头、超声波传感器、单片机和信号发射器。所述液晶显示屏设在壳体表面，所述底座设在壳体下方，所述电路板设在壳体内，所述底座下方设置有数据传输接口和电池仓，所述壳体上方设置有检测头，检测头内部有红外线扫描头超声波传感器，所述检测头壳体与壳体螺纹连接，所述红外线扫描头底部设置有数据存储条和控制超声波传感器的单片机，所述液晶显示屏上方设置有信号发射器，另有配合使用的计算机及无线接收数据设备，该球头铣刀磨损检测系统可以直接对球头铣刀磨损部位进行检测，操作方便，测量精度高。

Description

一种球头铣刀磨损检测系统及其检测方法

技术领域

本发明涉及一种物理测量技术领域，特别是涉及一种球头铣刀磨损检测系统及其检测方法。

背景技术

球头铣刀是曲面加工的通用工具，在航空航天，车辆、船只等关系国计民生的重要领域中起着关键作用，工业生产中90％以上的金属加工为金属去除加工，随着科技的发展进步和现代设计元素的变革，曲面和流线型设计也越来越多的应用在飞机，车辆、船只上，以汽轮机叶片为例，加工过程中最为重要的精加工环节必须要用到球头铣刀，而铣刀等刀具作为加工制造过程最前端的工具，其自身质量与加工质量息息相关，在加工过程中刀具作为一种持续的消耗品，刀具在加工过程中的磨损状况涉及到工件的品控，建立评价刀具是否可以继续使用以及还能够使用多长时间的刀具高效利用，以及避免中途换刀导致的精度损失等具有重要意义的实际问题，由此可知，生产过程中的刀具准在位磨损检测相当重要。

现有传统刀具磨损检测设备软硬件系统庞大，受空间条件影响极大，往往需要拆卸刀具，对机床加工系统重复定位要求高，测量分析效率底下，对于加工中的刀具无法实现准在位检测，而新兴便携检测设备需要与刀具固定安装或调整合适的测量角度，受到一定的安装空间和被测对象几何形状限制，测量过程较为复杂，测量对象有限，测量结果形式单一，不够直观。

发明内容

本发明要解决的技术问题是一种可以直接对球头铣刀磨损部位进行准在位检测，操作方便，避免拆卸重复定位，不要求环境光线，测量精度高，结果直观的球头铣刀磨损检测系统。

为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：

一种球头铣刀磨损检测系统，一种球头铣刀磨损检测系统包括壳体、底座、电路板、和控制室按钮、数据传输接口、电池仓、液晶显示屏、检测头、红外线扫描头、超声波传感器、单片机和信号发射器，所述液晶显示屏设在壳体表面，所述底座设在壳体下方，所述电路板设在壳体内，所述底座下方设置有数据传输接口和电池仓，所述壳体上方设置有检测头，所述检测头内部设有红外线扫描头和超声波传感器，所述检测头与壳体螺纹连接，所述红外线扫描头底部设置有数据存储条和控制超声波传感器的单片机，所述液晶显示屏上方设置有信号发射器，所述单片机还连接有无线接收数据设备。

作为优选，所述数据存储条、超声波传感器、单片机和信号发射器分别与电路板电性连接。

作为优选，所述液晶显示屏下方设置有控制按钮，方便操控。

作为优选，所述底座呈倾角设置，保持结构稳定。

作为优选，所述红外线扫描头与声波传感器共同设置在顶端检测头中。

作为优选，检测数据从设备到PC端采用无线传输。

一种球头铣刀磨损检测系统的检测方法，包括以下步骤：

步骤一：对铣床上完成切削工作或处在加工间歇的球头铣刀表面进行清理，采用喷气或喷水的方式，清除表面残留物；

步骤二：使用球头铣刀磨损检测装置的检测头对准铣刀磨损部位，按住检测按钮，环绕多个角度进行检测；

步骤三：红外线扫描头和超声波传感器检测到的数据通过单片机处理后在显示屏上显示，存储在数据存储条内，同时通过上方信号发射器将数据传至PC无线接收端，此外通过电路板的数据传输接口可以将数据导出；

步骤四：Avizo软件接收数据经过算法处理，采用深度图像增强、点云计算与配准、数据据融合的方法，通过软件进行各个方向磨损量测量，完成磨损数据处理和磨损体模型重构，完成球头铣刀的检测。

本发明的有益效果是：手持结构轻便易操作，无线数据传输避免PC端与检测环境的空间限制，降低绕线危险，通过红外线和超声波传感器两种不同的高精度非接触测量手段，无需拆卸刀具，降低了对机床和刀具重复安装定位精度的要求，可实对刀具磨损量进行准在位检测，不受检测环境光线限制，两种检测方式一方面，互相对比较准，保证测量数据精度，另一方面，超声波测量手段可测量磨损表面细微裂纹数据，配合红外线测量磨损表面数据，利用Avizo软件进行三维重构，能够精准的重现被磨损部分三维模型，更方便获取各个方向上的磨损量的同时，为构建磨损量体积模型，使后期分析更直观清晰，也有利于为积累数据进行刀具剩余寿命预测提供基础。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的一种球头铣刀磨损检测系统的结构图。

图2为本发明的一种球头铣刀磨损检测系统的超声波传感器的电路图。

图3为本发明的一种球头铣刀磨损检测系统工作示意图。

具体实施方式

参阅图1-3所示，一种球头铣刀磨损检测系统，包括壳体1、底座2、电路板3和控制室按钮4、数据传输接口5、电池仓6、液晶显示屏7、检测头8、红外线扫描头9、超声波传感器10、单片机11和信号发射器12，所述液晶显示屏7设在壳体1表面，所述底座2设在壳体1下方，所述电路板3设在壳体1内，所述电路板3与液晶显示屏7电性连接，所述底座2下方设置有数据传输接口5和电池仓6，在使用时，测量头8采集数据，存储在数据存储条，后数据被转换为信号由无线信号发射装置12发出，调节控制按钮4，使得电路板3处理并发送测量数据，部分测量数据按要求显示在液晶显示屏7上，所述数据传输接口5和电池仓6分别与电路板3电性连接，所述壳体1上设置有红外线扫描头9，所述红外线扫描头旁设置有声波传感器10，二者共同组成检测头8，所述检测头8通过螺纹与壳体1连接，所述液晶显示屏7上设置有信号发射器12，所述数据存储条、红外线扫描头9、超声波传感器10、单片机11和信号发射器12分别与电路板3电性连接。所述液晶显示屏7下方设置有控制按钮4，方便控制，所述底座2呈倾角设置，保持结构稳定。

一种球头铣刀磨损检测系统的检测方法，包括以下步骤：

步骤一：对铣床上完成切削工作或处在加工间歇的球头铣刀表面进行清理，采用喷气或喷水的方式，清除表面残留物；

步骤二：使用球头铣刀磨损检测装置的检测头对准铣刀磨损部位，按住检测按钮，环绕多个角度进行检测；

步骤三：红外线扫描头和超声波传感器检测到的数据通过单片机处理后在显示屏上显示，存储在数据存储条内，同时通过上方信号发射器将数据传至PC无线接收端，此外通过电路板的数据传输接口可以将数据导出；

步骤四：Avizo软件接收数据经过算法处理，采用深度图像增强、点云计算与配准、数据据融合的方法，通过软件进行各个方向磨损量测量，完成磨损数据处理和磨损体模型重构，完成球头铣刀的检测。

本发明的有益效果是：手持结构轻便易操作，无线数据传输避免PC端与检测环境的空间限制，降低绕线危险，通过红外线和超声波传感器两种不同的高精度非接触测量手段，无需拆卸刀具，避免了对机床和刀具重复安装定位精度损失，可实对刀具磨损量进行准在位检测，不受检测环境光线限制，两种检测方式一方面，互相对比较准，保证测量数据精度，另一方面，超声波测量手段可测量磨损表面细微裂纹数据，配合红外线测量磨损表面数据，利用Avizo软件进行三维重构，能够精准的重现被磨损部分三维模型，更方便获取各个方向上的磨损量的同时，为构建磨损量体积模型，使后期分析更直观清晰，也有利于为积累数据进行刀具剩余寿命预测提供基础。

超声波传感器由发送传感器(或称波发送器)、接收传感器(或称波接收器)、控制部分与电源部分组成。发送器传感器由发送器与使用直径为15mm左右的陶瓷振子换能器组成，换能器作用是将陶瓷振子的电振动能量转换成超能量并向空中辐射；而接收传感器由陶瓷振子换能器与放大电路组成，换能器接收波产生机械振动，将其变换成电能量，作为传感器接收器的输出，从而对发送的超声波信号进行检测.而实际使用中，用作发送传感器的陶瓷振子也可以用作接收器传感器社的陶瓷振子。控制部分主要对发送器发出的脉冲链频率、占空比及稀疏调制和计数及探测距离等进行控制。

红外线扫描头主要结构是红外线发射器、接收器、以及信号处理器，信号处理器的信号输出端经红外线发射电路与红外线发射器连接；信号输入端经红外线接收电路与红外线接收器连接，其反馈信号输出端与外围控制电路连接。本技术采用微型单片机作为信号处理器产生编码信号，驱动红外线发射器发出带有编码信号的红外线信号，并实时检测经过放大电路处理后的反射信号。(因果)使得能够在光线不足的状态下也能够对球头铣刀进行检测。

Avizo软件接收检测数据后进行深度图像增强、点云计算与配准、数据融合等关键处理得到磨损表面形貌图像，对比原本铣刀模型得到磨损体三维几何模型。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内，因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种球头铣刀磨损检测系统，其特征在于：所述一种球头铣刀磨损检测系统包括壳体、底座、电路板、和控制室按钮、数据传输接口、电池仓、液晶显示屏、检测头、红外线扫描头、超声波传感器、单片机和信号发射器，所述液晶显示屏设在壳体表面，所述底座设在壳体下方，所述电路板设在壳体内，所述底座下方设置有数据传输接口和电池仓，所述壳体上方设置有检测头，所述检测头内部设有红外线扫描头和超声波传感器，所述检测头与壳体螺纹连接，所述红外线扫描头底部设置有数据存储条和控制超声波传感器的单片机，所述液晶显示屏上方设置有信号发射器，所述单片机还连接有无线接收数据设备。

2.根据权利要求1所述的球头铣刀磨损检测系统，其特征在于：所述数据存储条、超声波传感器、单片机和信号发射器分别与电路板电性连接。

3.根据权利要求1所述的球头铣刀磨损检测系统，其特征在于：所述液晶显示屏下方设置有控制按钮。

4.根据权利要求1所述的球头铣刀磨损检测系统，其特征在于：所述红外线扫描头与超声波传感器共同设置在检测头中。

5.一种球头铣刀磨损检测系统的检测方法，其特征在于：所述包括以下步骤：

步骤一：对铣床上完成切削工作或处在加工间歇的球头铣刀表面进行清理，采用喷气或喷水的方式，清除表面残留物；

步骤二：使用球头铣刀磨损检测装置的检测头对准铣刀磨损部位，按住检测按钮，环绕多个角度进行检测；

步骤三：红外线扫描头和超声波传感器检测到的数据通过单片机处理后在显示屏上显示，存储在数据存储条内，同时通过上方信号发射器将数据传至PC无线接收端，此外通过电路板的数据传输接口可以将数据导出；

步骤四：Avizo软件接收数据经过算法处理，采用深度图像增强、点云计算与配准、数据据融合的方法，通过软件进行各个方向磨损量测量，完成磨损数据处理和磨损体模型重构，完成球头铣刀的检测。