CN208246415U - 共轴非接触式激光对刀仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种共轴非接触式激光对刀仪，包括：对称固定在安装底座上的激光发射模块和激光接收模块，所述激光发射模块和激光接收模块上分别连接共轴接头，在激光接收模块内还安装有光学传感器，对刀的过程中，激光发射模块产生激光束，激光接收模块接收激光信号，刀具在两个共轴接头之间通过激光信号进行校准。相对于现有技术，本实用新型提供的方案结构简单，克服了现有的接触式对刀仪的缺点，且其校准的精度高、制造成本低廉，有助于其在自动化机械加工领域的普及和应用。

Description

共轴非接触式激光对刀仪

技术领域

本实用新型涉及精密数控加工技术领域，具体涉及数控机床自动化检测设备中的一种共轴非接触式激光对刀仪。

背景技术

随着自动化机械加工应用的普及，对数控机床的需求越来越大，同时对机械加工的自动化和智能化水平提出了更加高的要求。在数控机床进行产品零件的制造加工过程中，影响零件加工质量的因素很多，其中刀具参数的准确设置是一个重要因素之一，越来越受到行业领域的重视。

目前，现有的机床的对刀仪可分为两种，即：接触式对刀仪和非接触式对刀仪。接触式对刀仪存在着测头磨损、影响精度的问题；非接触式的对刀仪采用的是光学非接触对刀具进行对位，避免了测头磨损的问题。但是，现有非接触式对刀仪成本昂贵，限制了其在自动化机械加工领域的普及应用。此外，由于加工车间环境相对恶劣，可能影响非接触性对刀仪的性能，影响精度。

实用新型内容

为此，本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种无测头磨损、精度高、成本低廉的共轴非接触式激光对刀仪。

于是，本实用新型提供了一种共轴非接触式激光对刀仪，包括：产生并发射激光的激光发射模块和接收并处理激光的激光接收模块，所述激光接收模块内还安装有光学传感器，所述激光发射模块和激光接收模块对称固定在安装底座上；所述激光发射模块上靠近激光接收模块一侧连接有第一共轴接头，所述激光接收模块靠近激光发射模块一侧连接有第二共轴接头，所述第一共轴接头中间设有第一通孔，所述第二共轴接头中间也设有第二通孔，在刀具校准的过程中，刀具置于第一共轴接头和第二共轴接头之间，激光发射模块发出激光，激光穿过第一通孔和第二通孔被激光接收模块接收和处理，所述激光接收模块通过接收到的激光信号控制刀具校准。

所述激光发射模块顶部安装有激光发射指示灯，激光发射模块内部安装有激光发射板，所述激光发射板靠近第一共轴接头的一侧设置有激光透镜，所述激光透镜靠近第一共轴接头的一侧还固定安装有第一透射镜片；对应地，所述激光接收模块顶部安装有激光接收指示灯，激光接收模块内部安装有激光接收板，所述激光接收板靠近第二共轴接头一侧设有激光接收透镜，所述激光接收透镜靠近第二共轴接头的一侧设有第二透射镜片。

所述第一透射镜片和所述第二透射镜片为透激光、能阻止其他光且具有高强度的镜片。

所述激光接收透镜为光学汇聚透镜或光学透镜组。

所述激光发射模块发出的激光通过激光透镜后变为汇聚光束或平行光束。

所述激光发射板下侧还安装有第一气源，所述激光发射模块内部还设置有第一阀门，所述第一阀门能打开和闭合第一通孔；对应地，所述激光接收板下侧还安装有第二气源，所述激光接收模块内部还设有第二阀门，所述第二阀门能打开和关闭第二通孔。

所述第一阀门和第二阀门为机械阀门、电动阀门或气动阀门。

所述光学传感器为单一光学传感器或阵列式光学传感器。

所述第一共轴接头与激光发射模块为可拆卸连接，所述第二共轴接头与激光接收模块为可拆卸连接。

本实用新型的技术方案的有益效果：通过在安装底座上对称设置激光发射模块和激光接收模块，在激光收模块内安装光学传感器，并在激光发射模块和激光接收模块上安装共轴接头，刀具在两个共轴接头之间通过激光信号进行校准，本实用新型的方案结构简单，克服了接触式对刀仪测头磨损的缺点，且其校准的精度高、制造成本低廉，有助于其在自动化机械加工领域的普及和应用。

附图说明

图1为本实用新型所述共轴非接触式激光对刀仪结构示意图；

图2为本实用新型所述共轴非接触式激光对刀仪的对刀操作流程图;

图3为本实用新型所述共轴非接触式激光对刀仪对刀过程的光路分析图；

图4为本实用新型所述共轴非接触式激光对刀仪对刀过程中光斑分析图

图5为本实用新型所述共轴非接触式激光对刀仪产生的平行光的光路示意图；

图6为本实用新型所述共轴非接触式激光对刀仪产生的汇聚光的光路示意图。

具体实施方式

下面，结合附图对本实用新型进行详细描述。

为了更清楚地表述本实用新型，下面结合附图对本实用新型作进一步地描述。

如图1所示，本实用新型提供了一种共轴非接触式激光对刀仪，产生并发射激光的激光发射模块20和接收并处理激光的激光接收模块30对称地固定在安装底座10的两端，激光接收模块30内部还安装有光学传感器（图中未标示），在激光发射模块20靠近激光接收模块30一侧还连接有第一共轴接头40，对应地，在激光接收模块30靠近激光发射模块20的一侧也连接有第二共轴接头50，第一共轴接头40中间设有第一通孔41，第二共轴接头50中间也设有第二通孔51。工作时，在刀具60在第一共轴接头40和第二共轴接头50之间移动，激光发射模块20发出激光70，激光70穿过第一通孔41和第二通孔51被激光接收模块30接收并处理以控制刀具60的校准。

其中，激光发射模块20顶部安装有激光发射指示灯21，激光发射指示灯用于显示激光发射模块20是否正常工作；在激光发射模块20的内部还安装有激光发射板22，在激光发射板22靠近第一共轴接头40的一侧设置有激光透镜23，激光透镜23靠近第一共轴接头40的一侧还固定安装有第一透射镜片24；对应地，激光接收模块30顶部安装有激光接收指示灯30，激光接收指示灯31用于判断对刀的情况，激光接收模块30内部安装有激光接收板32，激光接收板32靠近第二共轴接头50一侧设有激光接收透镜33，激光接收透镜33靠近第二共轴接头50的一侧设有第二透射镜片34。其中，第一透射镜片24和第二透射镜片34用于透过激光光路，同时也能隔离前、后室，实现光路和气路的共轴，第一透射镜片24和所述第二透射镜片34为透激光、能阻止其他光且具有高强度的镜片，激光接收透镜33为光学汇聚透镜或光学透镜组。

激光发射板22用于产生调制信号并驱动激光器发出激光,其调制信号为具有一定频率的方波、脉冲信号或者是编码信号的波形，产生的激光为具有一定波长的激光，如红光激光、蓝光激光等，从激光器发出的激光经过激光透镜23整形后将通过第一透射镜片24，然后穿过通孔41可以发射出来；激光接收板32用于将携带有调制信号的激光接收并转换为电信号并处理，激光光束通过通孔51进入激光接收模块30，通过第二透射镜片34，由接收透镜33对激光光束整形，最后由激光接收板32上的光学传感器接收。

如图2所示，本实用新型所述的共轴非接触式激光对刀仪的对刀操作流程如下：

步骤S601，首先，打开第一气源25和第二气源35，产生气体，打开第一阀门26和第二阀门36，气体分别从第一通孔41和第二通孔51流出，对通孔进行清洁；

步骤S602，关闭第一气源25和第二气源35，保持第一阀门26和第二阀门36打开的状态；

步骤S603，激光光路打开，从激光发射板22发出的光，由激光接收板32接收；

步骤S604，刀具60逐渐靠近光路；

步骤S605，当刀具60达到一定位置时，输出检测信号；

步骤S606，光路关闭；

步骤S607，第一阀门26和第二阀门27关闭，完成对刀操作。

如附图3所示，在对刀校准过程中，刀具60将靠近激光光束70，当为a状态时，刀具60刚好与激光光束70接触或者相切，此时激光接收板32所接收到信号为调制信号；当为b状态时，当刀具60较少部分进入到激光光束70的区域中后，此时激光接收板32还可以接收到调制信号；当为c状态时，刀具60继续进入激光光束70区域中，此时，激光接收板32所接收到的信号为非调制信号9，此时将发出转换信号，激光接收指示灯11将显示跳变信号；刀具60往回撤，当为到d状态时，激光接收板32所接收到的信号为调制信号；当为e状态时，刀具60又回到与激光光束70相切，激光接收板32接收到的信号为调制信号。

在对刀校准的过程中，光学传感器将光信号转换为电信号，具体地将光强信息收集，如图4所示，当光学传感器为阵列结构时，每个接收单元可以独立地探测到一定区域的光信号。激光光束70投射到光学传感器上由一定区域的接收单元接收，其总的光信号强度为所有接收单元所接收的强度叠加。

如图5所示，激光发射模块20发出激光光束70为平行光束701时，刀具60在第一共轴接头40和第二共轴接头50之间的任何位置都可以进行刀具校准，此时的校准结果都一样。

如图6所示，激光发射模块20发出激光束70为汇聚光束702时，其光束汇聚点应位于激光发射模块20和激光接收模块30的中心位置，刀具60在第一共轴接头40和第二共轴接头50之间的光束汇聚区域校准的精度将高于其他位置。

为了方便清洁，在激光发射板22下侧安装有第一气源25，激光发射模块20内部还设置有第一阀门26，第一阀门26能打开和闭合第一通孔41；对应地，激光接收板32下侧安装有第二气源35，激光接收模块30内部还设有第二阀门36，第二阀门36能打开和关闭第二通孔52，第一阀门26和第二阀门36的打开可以使得内部空气或者光路在第一通孔41和第二通孔51之间通畅，第一阀门26和第二阀门36的关闭时，内部的空气或光路在第一通孔5141和第二通孔之间受到阻碍。在刀具对位时，第一阀门26和第二阀门36首先打开，第一气源气源26和第二气源36产生具有一定压力的气体通过第一通孔41和第二通孔51排出，对第一通孔41和第二通孔51内部进行清洁和除污，其中，第一气源25和第二气源35产生的气体为清洁空气或者是其他气体，如氮气等。其中，第一阀门26和第二阀门36为机械阀门、电动阀门或气动阀门。

在激光接收模块30中的光学传感器可以是单一光学传感器，也可以是阵列式光学传感器。

进一步地，第一共轴接头40和第二共轴机头50可设为可拆卸连接的结构，以方便拆卸及更换新的共轴连接头。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种共轴非接触式激光对刀仪，其特征在于，包括：产生并发射激光的激光发射模块和接收并处理激光的激光接收模块，所述激光接收模块内还安装有光学传感器，所述激光发射模块和激光接收模块对称固定在安装底座上；所述激光发射模块上靠近激光接收模块一侧连接有第一共轴接头，所述激光接收模块靠近激光发射模块一侧连接有第二共轴接头，所述第一共轴接头中间设有第一通孔，所述第二共轴接头中间也设有第二通孔，在刀具校准的过程中，刀具置于第一共轴接头和第二共轴接头之间，激光发射模块发出激光，激光穿过第一通孔和第二通孔被激光接收模块接收和处理，所述激光接收模块通过接收到的激光信号控制刀具校准。

2.根据权利要求1所述的共轴非接触式激光对刀仪，其特征在于，所述激光发射模块顶部安装有激光发射指示灯，激光发射模块内部安装有激光发射板，所述激光发射板靠近第一共轴接头的一侧设置有激光透镜，所述激光透镜靠近第一共轴接头的一侧还固定安装有第一透射镜片；对应地，所述激光接收模块顶部安装有激光接收指示灯，激光接收模块内部安装有激光接收板，所述激光接收板靠近第二共轴接头一侧设有激光接收透镜，所述激光接收透镜靠近第二共轴接头的一侧设有第二透射镜片。

3.根据权利要求2所述的共轴非接触式激光对刀仪，其特征在于，所述第一透射镜片和所述第二透射镜片为透激光、能阻止其他光且具有高强度的镜片。

4.根据权利要求3所述的共轴非接触式激光对刀仪，其特征在于，所述激光接收透镜为光学汇聚透镜或光学透镜组。

5.根据权利要求4所述的共轴非接触式激光对刀仪，其特征在于，所述激光发射模块发出的激光通过激光透镜后变为汇聚光束或平行光束。

6.根据权利要求2所述的共轴非接触式激光对刀仪，其特征在于，所述激光发射板下侧还安装有第一气源，所述激光发射模块内部还设置有第一阀门，所述第一阀门能打开和闭合第一通孔；对应地，所述激光接收板下侧还安装有第二气源，所述激光接收模块内部还设有第二阀门，所述第二阀门能打开和关闭第二通孔。

7.根据权利要求6所述的共轴非接触式激光对刀仪，其特征在于，所述第一阀门和第二阀门为机械阀门、电动阀门或气动阀门。

8.根据权利要求1所述的共轴非接触式激光对刀仪，其特征在于，所述光学传感器为单一光学传感器或阵列式光学传感器。

9.根据权利要求1所述的共轴非接触式激光对刀仪，其特征在于，所述第一共轴接头与激光发射模块为可拆卸连接，所述第二共轴接头与激光接收模块为可拆卸连接。