CN111571307A - 一种用于刀具磨损在机检测装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于刀具磨损在机检测装置，本发明涉及一种机械加工刀具检测装置，本发明的目的是解决刀具磨损测量过程中软/硬件系统庞大，安装调试复杂，且检测时需要将刀具从刀柄拆下，检测后再次安装时需要重新对刀，引起人工误差，耗时较长，影响加工效率的问题，它包括夹紧机构、检测机构、图像数据处理器和图像信息比对机构，夹紧机构安装在待测刀杆上，检测机构安装在夹紧机构内部，检测机构与图像数据处理器连接，图像数据处理器与图像信息比对机构连接。本发明用于机械加工刀具检测领域。

Description

一种用于刀具磨损在机检测装置
技术领域
本发明涉及一种机械加工刀具检测装置，具体涉及一种用于刀具磨损在机检测装置。
背景技术
铣削加工中，刀具磨损状态对工件的加工精度和表面完整性有显著影响，刀具过度磨损将导致加工表面质量的恶化。现有的刀具磨损检测装置需要将刀具从刀柄上拆卸，将刀装夹在检测装置上，通过各种信号传感器获得信号并传输给信号处理设备经进行处理，然后发送到终端机器进行比对，不仅存在刀具磨损测量过程中软/硬件系统庞大，安装调试复杂的问题，而且检测后再次安装时需要重新对刀，会引起人工误差，并且耗时较长，影响加工效率，不适用于实际生产过程中。
发明内容
本发明的目的是解决刀具磨损测量过程中软/硬件系统庞大，安装调试复杂，且检测时需要将刀具从刀柄拆下，检测后再次安装时需要重新对刀，引起人工误差，耗时较长，影响加工效率的问题，进而提供一种用于刀具磨损在机检测装置。
本发明为解决上述问题而采用的技术方案是：
它包括夹紧机构、检测机构、图像数据处理器和图像信息比对机构，夹紧机构安装在待测刀杆上，检测机构安装在夹紧机构内部，检测机构与图像数据处理器连接，图像数据处理器与图像信息比对机构连接。
本发明的有益效果是：
一、本申请检测装置适用于多种类型的整体刀具，能够离线检测刀具磨损，也能够在不拆卸刀具的情况下，对刀具磨损在机快速检测，并通过图像数据处理器和图像信息比对机构处理软件反馈刀具磨损信息，达到保证在有效寿命内进行工作，通过检测能及时更换刀具，进而提高工作效率。
二、本申请通过旋转驱动电机15控制内壳6旋转以及侧面变焦摄像机8和刀刃端部变焦摄像机13在内壳6上移动可以合成一定范围的螺旋轨迹，实现摄像头的检测轨迹沿不同的刀具刃线方向移动，对刀具侧刃和底刃磨损进行拍摄。
三、本申请通过齿轮位移推杆电机7-6控制从动齿轮7-4在上端齿轮运动轨道7-5上移动进而带动齿形带7-3倾斜一定角度，倾斜角度范围为0°～15°，可以满足锥度范围为0°
～15°锥度铣刀侧刃和底刃的磨损检测。
附图说明
图1是本申请的整体结构主视图。
图2是本申请的主视剖视图。
图3是齿轮转动驱动电机7-1、驱动齿轮7-2、齿形带7-3、从动齿轮7-4、上端齿轮运动轨道7-5和齿轮位移推杆电机7-6连接示意图。
图4是齿轮转动驱动电机7-1和驱动齿轮7-2连接示意图。
图5是夹头3和锁紧环4连接剖视图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1-图5说明本实施方式，本实施方式所述一种用于刀具磨损在机检测装置,它包括夹紧机构、检测机构、图像数据处理器和图像信息比对机构，夹紧机构安装在待测刀杆2上，检测机构安装在夹紧机构内部，检测机构与图像数据处理器连接，图像数据处理器与图像信息比对机构连接。
具体实施方式二：结合图1-图2说明本实施方式，夹紧机构包括壳体1、夹头3和锁紧环4；壳体1圆形壳体，圆形壳体顶部设有刀具插入孔，夹头3安装在壳体1顶部刀具插入孔顶端侧壁上，锁紧环4套设在夹头3上，夹头3位于锁紧环4中心孔内，当夹头3夹住刀杆2时，锁紧环4进行旋转，对刀杆2进行定位，锁紧环4旋转时，能够改变夹头3的直径，适用于不同直径的刀具，其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图2说明本实施方式，检测机构包括内壳6、侧刃磨损检测组件7、侧面变焦摄像机8、转动连接件9、摆动电机11、摆动组件12、刀刃端部变焦摄像机13和旋转驱动电机15；内壳6通过转动连接件9转动连接安装在壳体1顶部的内侧壁上，旋转驱动电机15转轴输出端与内壳6底部固定连接，侧刃磨损检测组件7安装在内壳6的内侧壁上，侧面变焦摄像机8安装在侧刃磨损检测组件7上，摆动电机11安装在内壳6的内侧壁上，摆动电机11转轴的输出端与摆动组件12的一端固定连接，摆动组件12的另一端转动连接安装在内壳6的内侧壁上，刀刃端部变焦摄像机13安装在摆动组件12上。内壳6是通过旋转驱动电机15进行旋转驱动，转动连接件9为滚珠轴承，其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：结合图2、图3和图4说明本实施方式，侧刃磨损检测组件7包括齿轮转动驱动电机7-1、驱动齿轮7-2、齿形带7-3、从动齿轮7-4、上端齿轮运动轨道7-5和齿轮位移推杆电机7-6；内壳6的侧壁上沿竖直方向设有条形通孔，驱动齿轮7-2固定安装在齿轮转动驱动电机7-1转轴的输出端上，齿轮转动驱动电机7-1壳体靠近条形通孔底部安装在条形通孔的侧壁上，齿轮位移推杆电机7-6靠近条形通孔顶部安装在条形通孔的侧壁上，从动齿轮7-4通过转轴与齿轮位移推杆电机7-6的移动端转动连接，上端齿轮运动轨道7-5靠近齿轮位移推杆电机7-6安装在内壳6的侧壁上，从动齿轮7-4的转轴设置在上端齿轮运动轨道7-5内，齿形带7-3套设在驱动齿轮7-2和从动齿轮7-4上，侧面变焦摄像机8安装在齿形带7-3外侧面上，且侧面变焦摄像机8朝向内壳6竖直方向的中心线方向设置。齿轮转动驱动电机7-1控制驱动齿轮7-2转动带动齿形带7-3移动进而带动侧面变焦摄像机8移动，通过侧面变焦摄像机8对刀具侧面进行图像采集。齿轮位移推杆电机7-6移动带动从动齿轮7-4在上端齿轮运动轨道7-5上移动进而带动齿形带7-3倾斜一定角度，倾斜角度范围为为0°～15°，可以满足锥度范围为0°～15°锥度铣刀侧刃和底刃的磨损检测，保证本申请对不同刀具进行检测的使用范围，使其工作适用性更强。齿轮转动驱动电机7-1为正反转齿轮转动驱动电机7-1，其它与具体实施方式三相同。
具体实施方式五：结合图2说明本实施方式，摆动组件12为半圆环体，半圆环体的一端通过销轴转动连接设置在内壳6的内侧壁上，半圆环体的另一端与摆动电机11转轴的输出端固定连接，半圆环体上一端销轴的轴线与摆动电机11转轴的轴线重合设置。通过摆动电机11控制摆动组件12摆动，进而移动刀刃端部变焦摄像机13，通过刀刃端部变焦摄像机13对刀具的刀刃端部进行图像采集，其它与具体实施方式三相同。
具体实施方式六：结合图2说明本实施方式，图像数据处理器包括嵌入式芯片和数据传输模块组成，嵌入式芯片集成了图像处理程序以及电机控制程序，数据传输模块可以将图像处理后的数据传输到外部工作计算机，图像处理程序将侧面变焦摄像机8和刀刃端部变焦摄像机13采集的图像进行处理拼接，得到完整的切削刃图像，并通过数据传输模块将图像传输至外部工作计算机的信息比对机构处，得到刀具的数据.通过信息比对机构判断刀具是否符合加工要求。其它与具体实施方式三相同。
具体实施方式七：结合图2说明本实施方式，检测机构还包括环形光源灯14，环形光源灯14安装在内壳6内侧壁上，环形光源灯14与电源16连接。通过环形光源灯14提供光源，保证侧面变焦摄像机8和刀刃端部变焦摄像机13图像采集更清晰，提高工作效率及图像采集的准确率。其它与具体实施方式三相同。
具体实施方式八：结合图2说明本实施方式，检测机构还包括电源16，侧面变焦摄像机8、摆动电机11、刀刃端部变焦摄像机13、环形光源灯14、旋转驱动电机15齿轮转动驱动电机7-1和齿轮位移推杆电机7-6均与电源16连接。其它与具体实施方式三、四或七相同。
具体实施方式九：结合图1和图5说明本实施方式，夹头3为环形体，锁紧环4包括上环和下环，环形体上端面设有三个夹爪，夹爪为弧形板，弧形板的外圆面沿竖直方向加工有轨道，轨道的深度由下至上逐渐变小，上环套射在三个夹爪的外圆面上，上环的内侧壁加工有三个凸起，每个凸起设置在一个夹爪的轨道内，且每个凸起与轨道底面接触，下环套设在环形体上，且下环与环形体螺纹连接，下环的上端面与上环下端面接触。通过旋转下环向上运动，下环顶起上环向上移动，通过上环将三个夹爪夹紧在刀杆2上，进而对刀杆2进行定位，通过旋转下环向下运动，通过敲打上环可以使上环向下移动，使夹头3与刀杆2分离。其它与具体实施方式二相同。
工作原理
当刀具处于在机或者离线需要检测刀具磨损状态时，将本刀具磨损在机快速检测装置安装在待测刀杆2上，旋转锁紧环4上环改变夹头3组成所在外圆面的直径，对不同直径的刀杆进行定位。打开电源16开关，环形光源灯14自动打开，为刀具磨损图像采集提供光影。通过电机控制程序控制转动驱动电机7-1控制驱动齿轮7-2转动，带动齿形带7-3转动，从而带动安装在齿形带7-3上的侧面变焦摄相机8转动；通过电机控制程序控制摆动电机11转动，带动摆动组件12转动，从而带动安装在摆动组件12上的刀刃端部变焦摄像机13进行摆动；通过电机控制程序控制旋转驱动电机15旋转，从而带动内壳6绕自身轴线进行旋转；通过电机控制程序控制侧面变焦摄像机8和刀刃端部变焦摄像机13以及内壳6的运动可以合成一定范围的螺旋轨迹，实现摄像头的拍摄轨迹可沿着不同的刀具刃线方向移动，对刀具的测刃刀具磨损和底刃刀具磨损进行拍摄；通过电机控制程序控制齿轮位移推杆电机7-6运动，带动从动齿轮7-4在上端齿轮运动轨道7-5上进行移动，从而带动齿形带7-3倾斜一定角度，适用于不同锥度的刀具的磨损检测。图像处理程序将侧面变焦摄像机8和刀刃端部变焦摄像机13采集的图像进行处理拼接，得到完整的切削刃图像，并通过数据传输模块将图像传输至外部工作计算机的信息比对机构处，得到刀具的数据.通过信息比对机构判断刀具是否符合加工要求。

Claims (9)

1.一种用于刀具磨损在机检测装置,其特征在于：它包括夹紧机构、检测机构、图像数据处理器和图像信息比对机构，夹紧机构安装在待测刀杆(2)上，检测机构安装在夹紧机构内部，检测机构与图像数据处理器连接，图像数据处理器与图像信息比对机构连接。
2.根据权利要求1所述一种用于刀具磨损在机检测装置,其特征在于：夹紧机构包括壳体(1)、夹头(3)和锁紧环(4)；壳体(1)圆形壳体，圆形壳体顶部设有刀具插入孔，夹头(3)安装在壳体(1)顶部刀具插入孔顶端侧壁上，锁紧环(4)套设在夹头(3)上。
3.根据权利要求1所述一种用于刀具磨损在机检测装置,其特征在于：检测机构包括内壳(6)、侧刃磨损检测组件(7)、侧面变焦摄像机(8)、转动连接件(9)、摆动电机(11)、摆动组件(12)、刀刃端部变焦摄像机(13)和旋转驱动电机(15)；内壳(6)通过转动连接件(9)转动连接安装在壳体(1)顶部的内侧壁上，旋转驱动电机(15)转轴输出端与内壳(6)底部固定连接，侧刃磨损检测组件(7)安装在内壳(6)的内侧壁上，侧面变焦摄像机(8)安装在侧刃磨损检测组件(7)上，摆动电机(11)安装在内壳(6)的内侧壁上，摆动电机(11)转轴的输出端与摆动组件(12)的一端固定连接，摆动组件(12)的另一端转动连接安装在内壳(6)的内侧壁上，刀刃端部变焦摄像机(13)安装在摆动组件(12)上。
4.根据权利要求3所述一种用于刀具磨损在机检测装置,其特征在于：侧刃磨损检测组件(7)包括齿轮转动驱动电机(7-1)、驱动齿轮(7-2)、齿形带(7-3)、从动齿轮(7-4)、上端齿轮运动轨道(7-5)和齿轮位移推杆电机(7-6)；内壳(6)的侧壁上沿竖直方向设有条形通孔，驱动齿轮(7-2)固定安装在齿轮转动驱动电机(7-1)转轴的输出端上，齿轮转动驱动电机(7-1)壳体靠近条形通孔底部安装在条形通孔的侧壁上，齿轮位移推杆电机(7-6)靠近条形通孔顶部安装在条形通孔的侧壁上，从动齿轮(7-4)通过转轴与齿轮位移推杆电机(7-6)的移动端转动连接，上端齿轮运动轨道(7-5)靠近齿轮位移推杆电机(7-6)安装在内壳(6)的侧壁上，从动齿轮(7-4)的转轴设置在上端齿轮运动轨道(7-5)内，齿形带(7-3)套设在驱动齿轮(7-2)和从动齿轮(7-4)上，侧面变焦摄像机(8)安装在齿形带(7-3)外侧面上，且侧面变焦摄像机(8)朝向内壳(6)竖直方向的中心线方向设置。
5.根据权利要求3所述一种用于刀具磨损在机检测装置,其特征在于：摆动组件(12)为半圆环体，半圆环体的一端通过销轴转动连接设置在内壳(6)的内侧壁上，半圆环体的另一端与摆动电机(11)转轴的输出端固定连接，半圆环体上一端销轴的轴线与摆动电机(11)转轴的轴线重合设置。
6.根据权利要求3所述一种用于刀具磨损在机检测装置,其特征在于：图像数据处理器包括嵌入式芯片和数据传输模块组成，嵌入式芯片集成了图像处理程序以及电机控制程序，数据传输模块可以将图像处理后的数据传输到外部工作计算机，图像处理程序将侧面变焦摄像机(8)和刀刃端部变焦摄像机(13)采集的图像进行处理拼接，得到完整的切削刃图像，并通过数据传输模块将图像传输至外部工作计算机的信息比对机构处，得到刀具的数据.通过信息比对机构判断刀具是否符合加工要求。
7.根据权利要求3所述一种用于刀具磨损在机检测装置,其特征在于：检测机构还包括环形光源灯(14)，环形光源灯(14)安装在内壳(6)内侧壁上，环形光源灯(14)与电源(16)连接。通过环形光源灯(14)提供光源，保证侧面变焦摄像机(8)和刀刃端部变焦摄像机(13)图像采集更清晰，提高工作效率及图像采集的准确率。
8.根据权利要求3、4或7所述一种用于刀具磨损在机检测装置,其特征在于：检测机构还包括电源(16)，侧面变焦摄像机(8)、摆动电机(11)、刀刃端部变焦摄像机(13)、环形光源灯(14)、旋转驱动电机(15)齿轮转动驱动电机(7-1)和齿轮位移推杆电机(7-6)均与电源(16)连接。
9.根据权利要求2所述一种用于刀具磨损在机检测装置,其特征在于：夹头(3)为环形体，锁紧环(4)包括上环和下环，环形体上端面设有三个夹爪，夹爪为弧形板，弧形板的外圆面沿竖直方向加工有轨道，轨道的深度由下至上逐渐变小，上环套射在三个夹爪的外圆面上，上环的内侧壁加工有三个凸起，每个凸起设置在一个夹爪的轨道内，且每个凸起与轨道底面接触，下环套设在环形体上，且下环与环形体螺纹连接，下环的上端面与上环下端面接触。
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