CN205309932U - 一种用于数控铣床在位测量的影像测头及影像测量系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于数控铣床在位测量的影像测头及影像测量系统，结构设计简单，成本较低。影像测头可以像数控铣床所用刀具那样，方便快捷地固定在主轴上，实现在位测量。并且刀具与测头的换装方便、快速。同时测量速度快，有利于提高生产效率。测量数据可作为下一工件的补偿依据，提高不同加工工件的精度一致性。更重要的是可以配合数控铣床各轴运动，可实现复杂加工件的多个加工面的几何量测量。

Description

一种用于数控铣床在位测量的影像测头及影像测量系统

技术领域

本实用新型涉及数控铣床的测量领域，具体地是涉及一种用于数控铣床在位测量的影像测头及影像测量系统。

背景技术

在机械加工过程中，几何量测量是不可或缺的重要环节。数控铣床(包括加工中心)在机械加工中有广泛应用，三坐标测量机是重要的几何量测量设备。两者具有相似的机械结构，都使用笛卡尔坐标系，都采用光栅尺等高精度位置反馈元件，在动作执行上相同，在信息转换方向上互逆。而且，通常认为加工母机的精度高于加工零件一个量级，测量机的精度需高于被测量件一个量级。因此，数控铣床与三坐标测量机有良好的合并基础，合并的方法是给数控铣床装上三坐标测头，合并而成的机器被称为“测量加工一体机”。一体机的优势在于，1)加工完成后，无需拆卸工件，可直接测量其几何量，生产效率高；2)测量后的数据，可作为下一工件加工补偿的依据，加工一致性高；3)省去了一套测量机机械结构及运动控制系统，使成本大幅降低。同时，由于三坐标测头采用接触式测量方式，也存在如下不足：单点测量，测量效率较低。

因此，本实用新型的实用新型人亟需构思一种新技术以改善其问题。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种用于数控铣床在位测量的影像测头及影像测量系统，其利用影像测头可获得较高的几何量测量效率，实现基于数控铣床和影像测量技术的加工、测量一体机。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：

一种用于数控铣床在位测量的影像测头，包括：外壳、联接器、摄像模组、通信模块、电源模块，其中所述联接器位于影像测头的末端，与所述外壳固定连接，用于与数控铣床主轴刀具装夹机构的联接；所述摄像模组、通信模块、电源模块设置在所述外壳内；所述摄像模组包括摄像机、镜头、摄像机驱动板和图像信号处理器，所述电源模块与所述摄像模组和所述通信模块连接，为其提供电能。

优选地，所述外壳上还设有一光源模块。

优选地，所述联接器通过锥面弹簧夹、液压或热缩方式与数控铣床主轴刀具装夹机构配合。

优选地，所述通信模块为无线通信模块、激光通信模块、红外通信模块、感应通信模块中的一种或者多种。

一种用于数控铣床在位测量的影像测量系统，包括数控加工中心模组、控制系统、主机，其中所述数控加工中心模组与所述控制系统连接，在所述控制系统的控制下进行相应检测，并将检测到的图像信号发送给所述主机，所述主机用于对图像信号进行处理并显示，其中所述数控加工中心模组内包括上述的影像测头，所述影像测头设置在被加工工件的上方。

优选地，所述数控加工中心模组包括主轴刀具装夹机构、影像测头固定器、影像测头装卸手，其中所述影像测头通过联接器与所述主轴刀具装夹机构连接，所述影像测头通过所述影像测头装卸手可拆卸的设置在所述数控加工中心模组上。

优选地，所述数控加工中心模组还包括一用于给所述影像测头充电的充电触点，所述充电触点设置在所述影像测头固定器上。

优选地，所述主机包括主机箱、显示器和信号接收模块，其中所述信号接收模块用于将接收到的图像信号发送至所述主机箱，所述主机箱通过所述显示器进行显示。

优选地，所述信号接收模块为无线通信模块、激光通信模块、红外通信模块、感应通信模块中的一种或者多种。

优选地，所述主机箱设有视频采集卡和/或USB接口，所述信号接收模块通过所述视频采集卡或者所述USB接口将图像信号发送给所述主机。

采用上述技术方案，本实用新型至少包括如下有益效果：

本实用新型所述的用于数控铣床在位测量的影像测头及影像测量系统，结构设计简单，成本较低。影像测头可以像数控铣床所用刀具那样，方便快捷地固定在主轴上，实现在位测量。并且刀具与测头的换装方便、快速。同时测量速度快，有利于提高生产效率。测量数据可作为下一工件的补偿依据，提高不同加工工件的精度一致性。更重要的是可以配合数控铣床各轴运动，可实现复杂加工件的多个加工面的几何量测量。

附图说明

图1为本实用新型所述的用于数控铣床在位测量的影像测头的结构示意图；

图2为本实用新型所述的用于数控铣床在位测量的影像测量系统。

其中：1.外壳，2.联接器,3.电源模块,4.摄像机驱动板，5.通信模块，6.摄像机，7.镜头，10.数控加工中心模组，11主轴刀具装夹机构，12锥形弹簧夹头，13控制系统，20影像测头固定器，21.充电触点，22.影像测头装卸手，14影像测头，15被加工工件，16信号接收模块，17视频采集卡，18主机箱，19显示器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

如图1所示，为符合本实用新型的一种用于数控铣床在位测量的影像测头14，包括：外壳1、联接器2、摄像模组、通信模块5、电源模块3，其中所述联接器2位于影像测头14的末端，与所述外壳1固定连接，用于与数控铣床主轴刀具装夹机构的联接；所述摄像模组、通信模块5、电源模块3设置在所述外壳1内；所述摄像模组包括摄像机6、镜头7、摄像机驱动板4和图像信号处理器(优选地所述通信模块5设置在所述摄像机驱动板4上)，所述电源模块3与所述摄像模组和所述通信模块5连接，为其提供电能。所述电源模块3实现方式有多种，电池可以是干电池、锂离子电池等，可以拆卸及或不可拆卸；电源通过电路给摄像模组及通信模块5提供电源。

优选地，所述外壳1上还设有一光源模块，其可以有效提高摄像模组的拍摄质量，提高测量精度。

优选地，所述联接器2通过锥面弹簧夹、液压或热缩方式与数控铣床主轴刀具装夹机构配合。

优选地，所述通信模块5为无线通信模块5、激光通信模块5、红外通信模块5、感应通信模块5中的一种或者多种。其接受外部控制信号、并将图像信号发送出去。本实施例优选使用无线传输技术，避免导线可能对测头、被测件运动的限制。

本实施例所述的影像测头14结构设计简单，成本较低。其可以像数控铣床所用刀具那样，方便快捷地固定在主轴上，实现在位测量。并且刀具与测头的换装方便、快速。同时测量速度快，有利于提高生产效率。测量数据可作为下一工件的补偿依据，提高不同加工工件的精度一致性。

实施例2

一种用于数控铣床在位测量的影像测量系统，如图2所示，包括数控加工中心模组10、控制系统13、主机，其中所述数控加工中心模组10与所述控制系统13连接，在所述控制系统13的控制下进行相应检测，并将检测到的图像信号发送给所述主机，所述主机用于对图像信号进行处理并显示，其中所述数控加工中心模组10内包括实施例1所述的影像测头14，所述影像测头14设置在被加工工件15的上方。

优选地，所述数控加工中心模组10包括主轴刀具装夹机构11、影像测头固定器20、影像测头装卸手22，其中所述影像测头14通过联接器2与所述主轴刀具装夹机构11连接(此处优选使用锥面弹簧夹12与所述主轴刀具装夹机构11连接)，所述影像测头14通过所述影像测头装卸手22可拆卸的设置在所述数控加工中心模组10上。

优选地，所述数控加工中心模组10还包括一用于给所述影像测头14充电的充电触点21，所述充电触点21设置在所述影像测头固定器20上。当然充电方式不限于触点式，也可以是无线式，由于本领域技术人员应当知晓如何设置，故此处不再赘述。

优选地，所述主机包括主机箱18、显示器19和信号接收模块16，其中所述信号接收模块16用于将接收到的图像信号发送至所述主机箱18，所述主机箱18通过所述显示器19进行显示。

优选地，所述信号接收模块16为无线通信模块5、激光通信模块5、红外通信模块5、感应通信模块5中的一种或者多种。

优选地，所述主机箱18设有视频采集卡17和USB接口，所述信号接收模块16通过所述视频采集卡17或者所述USB接口将图像信号发送给所述主机。

本实施例还可调整Z轴使影像对工件表面进行聚焦，通过z轴光栅尺获取工件表面高度，结合影像xy方向的测量，可对工件进行准三维测量。例如工件上有两个高度不同的两平行加工平面A、B，首先将影像测头聚焦到A面上，假设聚焦清晰时Z轴光栅尺读数为ZA；然后，将影像测头聚焦到B面上，假设聚焦清晰时Z轴光栅尺读数为ZB。则可知A、B两面的高度差为|ZA-ZB|，结合影像获得的A、B平面上二维尺寸信息，可构建工件的部分三维模型，由于该方法不能获取工件完整的三维信息，故称为准三维测量。

本实施例所述的用于数控铣床在位测量的影像测量系统，具有如下有益效果：

1.实现数控铣床(包括加工中心)的影像在位测量，测量速度快，有利于提高生产效率。

2.测量数据可作为下一工件的补偿依据，提高不同加工工件的精度一致性。

3.影像测头14使用与数控铣床所用刀具相同的夹持结构，刀具与测头的换装方便、快速。

4.测头结构设计简单，成本较低。

5.使用无线传输技术，避免导线可能对测头、被测件运动的限制。

6.配合数控铣床各轴运动，可实现复杂加工件的多个加工面的几何量测量。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种用于数控铣床在位测量的影像测头，其特征在于，包括：外壳、联接器、摄像模组、通信模块、电源模块，其中所述联接器位于影像测头的末端，与所述外壳固定连接，用于与数控铣床主轴刀具装夹机构的联接；所述摄像模组、通信模块、电源模块设置在所述外壳内；所述摄像模组包括摄像机、镜头、摄像机驱动板和图像信号处理器，所述电源模块与所述摄像模组和所述通信模块连接，为其提供电能。

2.如权利要求1所述的用于数控铣床在位测量的影像测头，其特征在于：所述外壳上还设有一光源模块。

3.如权利要求2所述的用于数控铣床在位测量的影像测头，其特征在于：所述联接器通过锥面弹簧夹、液压或热缩方式与数控铣床主轴刀具装夹机构配合。

4.如权利要求1所述的用于数控铣床在位测量的影像测头，其特征在于：所述通信模块为无线通信模块、激光通信模块、红外通信模块、感应通信模块中的一种或者多种。

5.一种用于数控铣床在位测量的影像测量系统，其特征在于：包括数控加工中心模组、控制系统、主机，其中所述数控加工中心模组与所述控制系统连接，在所述控制系统的控制下进行相应检测，并将检测到的图像信号发送给所述主机，所述主机用于对图像信号进行处理并显示，其中所述数控加工中心模组内包括权利要求1-4任一所述的影像测头，所述影像测头设置在被加工工件的上方。

6.如权利要求5所述的用于数控铣床在位测量的影像测量系统，其特征在于：所述数控加工中心模组包括主轴刀具装夹机构、影像测头固定器、影像测头装卸手，其中所述影像测头通过联接器与所述主轴刀具装夹机构连接，所述影像测头通过所述影像测头装卸手可拆卸的设置在所述数控加工中心模组上。

7.如权利要求6所述的用于数控铣床在位测量的影像测量系统，其特征在于：所述数控加工中心模组还包括一用于给所述影像测头充电的充电触点，所述充电触点设置在所述影像测头固定器上。

8.如权利要求5-7任一所述的用于数控铣床在位测量的影像测量系统，其特征在于：所述主机包括主机箱、显示器和信号接收模块，其中所述信号接收模块用于将接收到的图像信号发送至所述主机箱，所述主机箱通过所述显示器进行显示。

9.如权利要求8所述的用于数控铣床在位测量的影像测量系统，其特征在于：所述信号接收模块为无线通信模块、激光通信模块、红外通信模块、感应通信模块中的一种或者多种。

10.如权利要求9所述的用于数控铣床在位测量的影像测量系统，其特征在于：所述主机箱设有视频采集卡和/或USB接口，所述信号接收模块通过所述视频采集卡或者所述USB接口将图像信号发送给所述主机。