电子摄像式刀具预调设备制造技术

本实用新型专利技术涉及电子摄像式刀具预调设备，其特征在于该设备包括Y向平移机构、检测机构、X向平移机构、Z向主轴机构和驱动模块；X向平移机构上部与Y向平移机构下部固定连接，所述检测机构与Y向平移机构连接，检测机构的下方设置Z向主轴机构；通过驱动模块控制Y向平移机构、检测机构、X向平移机构和Z向主轴机构进行动作；所述Y向平移机构包括立柱，Y向伺服电机、Y向同步带、Y向无牙螺杆、Y向光栅尺、Y向导轨、Y向滑块、Y向滑台、Y向限位开关、Y向限位挡板、连接带、轴承、Y向微调轮和检测机构配重块；所述立柱为矩形框架，背面为凹形，在立柱正面上安装有Y向导轨，Y向滑台通过Y向滑块固定在Y向导轨上。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及刀具质量的检测设备
，具体为一种电子摄像式刀具预调设备。
技术介绍
目前我国经济发展一日千里，特别是在本世纪以来我国正逐渐成为“世界工厂”的大背景下，数控机床已经越来越广泛地应用于各个领域的机械加工行业中。数控机床是通过数控系统控制刀具运动轨迹对材料进行切削，在加工过程中需要知道刀具的长度，直径，安装误差等详细的尺寸数据，从而在切削过程中对刀具轨迹进行补偿。随着机床对刀具精度的要求越来越高，传统的手工对刀操作复杂且存在主观误差等问题，严重的阻碍了加工效率，切削精度及加工产品的质量。而我国现阶段的刀具测量系统还处在起步阶段，应用于各种刀具测量的自动化设备的稳定性和精度还不完善，有待提高。因此迫切的需要一种完善的刀具测量设备。现如今的刀具预调仪大多为投影式刀具预调仪，该类刀具预调仪是将刀尖轮廓成像在固定的投影屏上，利用光学投影屏的十字叉丝对刀具进行瞄准，从而完成刀具参数测量，其不足之处在于使用时需要不断的进行人为瞄准，会给测量带来主观误差且测量效率低下。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本技术拟解决的技术问题是，提供一种电子摄像式刀具预调设备及测量方法。该设备及方法可快速精确地检测刀具几何数据从而完成预调，减少机床撞刀的可能性，降低工件废品率，保证加工速度与产品质量，同时实现了刀具的自动检测，适用范围广，检测速度快，可在选择刀刃形状的基础上自动识别刀具轮廓的圆弧及直线，消除了人工误差，节省了检测时间，提高了检测效率。本技术解决所述技术问题采用的技术方案是，提供一种电子摄像式刀具预调设备，其特征在于该设备包括Y向平移机构、检测机构、X向平移机构、Z向主轴机构和驱动模块；X向平移机构上部与Y向平移机构下部固定连接，所述检测机构与Y向平移机构连接，检测机构的下方设置Z向主轴机构；通过驱动模块控制Y向平移机构、检测机构、X向平移机构和Z向主轴机构进行动作；所述Y向平移机构包括立柱，Y向伺服电机、Y向同步带、Y向无牙螺杆、Y向光栅尺、Y向导轨、Y向滑块、Y向滑台、Y向限位开关、Y向限位挡板、连接带、轴承、Y向微调轮和检测机构配重块；所述立柱为矩形框架，背面为凹形，在立柱正面上安装有Y向导轨，Y向滑台通过Y向滑块固定在Y向导轨上，Y向滑台可沿Y向导轨移动；所述连接带一端与检测机构配重块连接，另一端与Y向滑台连接，连接带经过轴承将检测机构配重块与Y向滑台形成平衡，所述Y向无牙螺杆位于立柱侧面，并通过Y向同步带与Y向伺服电机连接；在Y向无牙螺杆的下方安装有Y向微调轮，通过旋转Y向微调轮可以微调Y向滑台的位置；在立柱侧面上，沿Y向导轨边缘设置有两个Y向限位开关，在Y向滑台上设有Y向限位挡板；所述Y向光栅尺安装在立柱的侧面，Y向光栅尺的读数头与Y向滑台相对固定连接；所述X向平移机构包括底座、X向导轨、X向滑块、X向滑台、X向无牙螺杆、X向光栅尺、X向伺服电机、X向同步带、X向限位开关、X向限位挡板、X向微调轮和微调轮同步带；所述底座上方设有一凹槽，在凹槽上方两侧安装有X向导轨，Y向平移机构中立柱的底部固定在X向滑台上，X向滑台通过X向滑块固定在X向导轨上，X向滑台可沿X向导轨移动；所述X向无牙螺杆位于凹槽内，并通过X向同步带与X向伺服电机连接；所述X向微调轮固定在底座上，X向微调轮通过X向微调传送带带动X向无牙螺杆转动；在底座上沿X向导轨边缘设置有两个X向限位开关，在X向滑台上设有X向限位挡板；Y向无牙螺杆和X向无牙螺杆均与D电磁阀连接；所述检测机构包括支架、CCD相机、平面背光光源和D电磁阀开关；所述支架呈凹形结构，支架的凹形底面与Y向滑台固定，在Y向滑台的带动下可沿Y向导轨上下滑动；在支架的两侧分别固定连接有CCD相机和平面背光光源，CCD相机和平面背光光源正对设置；在支架侧面还设置有D电磁阀开关；所述Z向主轴机构包括Z向主轴旋转机构、定位板、A气缸、A连接杆、A连接杆固定端、B气缸、B连接杆、B连接杆固定端、C气缸、C连接杆、C连接杆固定端、Z向伺服电机、Z向同步带和基准点标志，所述Z向主轴旋转机构包括电动轴套、主轴锥孔、变径套、手轮、刀柄和刀柄夹头。一种电子摄像式刀具测量方法，该方法采用上述的设备，步骤是：首先通过X向伺服电机和Y向伺服电机带动检测机构移动到待检测刀具所需检测的位置，并由Z向伺服电机带动Z向主轴旋转机构旋转，从而将待检测刀具旋转到检测位置以及最佳取像角度，由CCD相机采集待检测刀具的图像后，根据X向光栅尺和Y向光栅尺的反馈位置以及待检测刀具在图像中的位置确定待检测刀具的几何数据，在选取待检测刀具形状的基础上，通过角点检测以及轮廓斜率检测，驱动模块可自动识别待检测刀具轮廓中的圆弧及直线，并采用最小二乘拟合法对圆弧以及直线进行拟合，计算直线度、圆弧半径、角度数据，至此实现对待检测刀具的检测。与现有技术相比，本技术的有益效果是：1)驱动模块通过旋转Z向主轴旋转机构从而可对刀具进行360°的观测，设备镜头为定焦镜头，设备的调焦方式是通过将刀具的待检测部分旋转到中心线之后完成检测，使得检测结果更为精准，检测速度有所提高，并可更换刀柄从而对不同的刀具进行检测，在每次更换刀柄之后寻找对应的基准点位置，校正设备自身零点，使得该设备的适用范围更加广泛。2)X向移动机构和Y向移动机构均采用无牙螺杆，可通过电磁阀切换为快速移动方式从而可以人工移动检测机构到待检测部位，简单方便。3)采用了气动锁紧的主轴，该装置对刀具的锁紧效果明显，使用维修更方便。4)本技术使用机器视觉代替人眼对刀具进行检测，适用于不同规格的刀具检测，驱动模块可分为人工检测方式和自动检测方式，在人工检测方式中，需将无牙螺杆切换为快速移动方式，将CCD相机移动到待检测刀具并选择类型而后由设备完成检测；而自动检测方式则是经人工选取待检测刀具的位置以及形状后，进行记录，之后设备便可全自动对该类型的刀具进行检测；实现了刀具的快速、非接触测量，消除了人工操作所带来的主观误差，有效提高了检测精度。附图说明图1是本技术电子摄像式刀具预调设备一种实施例的整体结构示意图。图2为本技术电子摄像式刀具预调设备一种实施例的Y向平移机构1的立体结构示意图。图3为本技术电子摄像式刀具预调设备一种实施例的Y向平移机构1的立体结构示意图。图4为本技术电子摄像式刀具预调设备一种实施例的检测机构2的立体结构示意图。图5为本技术电子摄像式刀具预调设备一种实施例的X向平移机构3的立体结构示意图。图6为本技术电子摄像式刀具预调设备一种实施例的Z向主轴机构4的立体结构示意图。图7为本技术电子摄像式刀具预调设备一种实施例的驱动模块的结构框图。图8为本技术电子摄像式刀具测量方法的工作流程示意图。图中，1.Y向平移机构、2.检测机构、3.X向平移机构、4.Z向主轴机构，1-1.立柱、1-2.Y向伺服电机、1-3.Y向同步带、1-4.Y向无牙螺杆、1-5.Y向光栅尺、1-6.Y向导轨、1-7.Y向滑块、1-8.Y向滑台、1-9.Y向限位开关、1-10.Y向限位挡板、1-11.Y向限位挡块、1-12.连接带、1-13.轴承、1-14.Y向微调轮、1-15.检测机构配重块；2-1.支架、2-2.CCD相机、2-3.平面背光光源、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电子摄像式刀具预调设备，其特征在于该设备包括Y向平移机构、检测机构、X向平移机构、Z向主轴机构和驱动模块；X向平移机构上部与Y向平移机构下部固定连接，所述检测机构与Y向平移机构连接，检测机构的下方设置Z向主轴机构；通过驱动模块控制Y向平移机构、检测机构、X向平移机构和Z向主轴机构进行动作；所述Y向平移机构包括立柱，Y向伺服电机、Y向同步带、Y向无牙螺杆、Y向光栅尺、Y向导轨、Y向滑块、Y向滑台、Y向限位开关、Y向限位挡板、连接带、轴承、Y向微调轮和检测机构配重块；所述立柱为矩形框架，背面为凹形，在立柱正面上安装有Y向导轨，Y向滑台通过Y向滑块固定在Y向导轨上，Y向滑台可沿Y向导轨移动；所述连接带一端与检测机构配重块连接，另一端与Y向滑台连接，连接带经过轴承将检测机构配重块与Y向滑台形成平衡，所述Y向无牙螺杆位于立柱侧面，并通过Y向同步带与Y向伺服电机连接；在Y向无牙螺杆的下方安装有Y向微调轮，通过旋转Y向微调轮可以微调Y向滑台的位置；在立柱侧面上，沿Y向导轨边缘设置有两个Y向限位开关，在Y向滑台上设有Y向限位挡板；所述Y向光栅尺安装在立柱的侧面，Y向光栅尺的读数头与Y向滑台相对固定连接；所述X向平移机构包括底座、X向导轨、X向滑块、X向滑台、X向无牙螺杆、X向光栅尺、X向伺服电机、X向同步带、X向限位开关、X向限位挡板、X向微调轮和微调轮同步带；所述底座上方设有一凹槽，在凹槽上方两侧安装有X向导轨，Y向平移机构中立柱的底部固定在X向滑台上，X向滑台通过X向滑块固定在X向导轨上，X向滑台可沿X向导轨移动；所述X向无牙螺杆位于凹槽内，并通过X向同步带与X向伺服电机连接；所述X向微调轮固定在底座上，X向微调轮通过X向微调传送带带动X向无牙螺杆转动；在底座上沿X向导轨边缘设置有两个X向限位开关，在X向滑台上设有X向限位挡板；Y向无牙螺杆和X向无牙螺杆均与D电磁阀连接；所述检测机构包括支架、CCD相机、平面背光光源和D电磁阀开关；所述支架呈凹形结构，支架的凹形底面与Y向滑台固定，在Y向滑台的带动下可沿Y向导轨上下滑动；在支架的两侧分别固定连接有CCD相机和平面背光光源，CCD相机和平面背光光源正对设置；在支架侧面还设置有D电磁阀开关；所述Z向主轴机构包括Z向主轴旋转机构、定位板、A气缸、A连接杆、A连接杆固定端、B气缸、B连接杆、B连接杆固定端、C气缸、C连接杆、C连接杆固定端、Z向伺服电机、Z向同步带和基准点标志，所述Z向主轴旋转机构包括电动轴套、主轴锥孔、变径套、手轮、刀柄和刀柄夹头。...

【技术特征摘要】
1.一种电子摄像式刀具预调设备，其特征在于该设备包括Y向平移机构、检测机构、X向平移机构、Z向主轴机构和驱动模块；X向平移机构上部与Y向平移机构下部固定连接，所述检测机构与Y向平移机构连接，检测机构的下方设置Z向主轴机构；通过驱动模块控制Y向平移机构、检测机构、X向平移机构和Z向主轴机构进行动作；所述Y向平移机构包括立柱，Y向伺服电机、Y向同步带、Y向无牙螺杆、Y向光栅尺、Y向导轨、Y向滑块、Y向滑台、Y向限位开关、Y向限位挡板、连接带、轴承、Y向微调轮和检测机构配重块；所述立柱为矩形框架，背面为凹形，在立柱正面上安装有Y向导轨，Y向滑台通过Y向滑块固定在Y向导轨上，Y向滑台可沿Y向导轨移动；所述连接带一端与检测机构配重块连接，另一端与Y向滑台连接，连接带经过轴承将检测机构配重块与Y向滑台形成平衡，所述Y向无牙螺杆位于立柱侧面，并通过Y向同步带与Y向伺服电机连接；在Y向无牙螺杆的下方安装有Y向微调轮，通过旋转Y向微调轮可以微调Y向滑台的位置；在立柱侧面上，沿Y向导轨边缘设置有两个Y向限位开关，在Y向滑台上设有Y向限位挡板；所述Y向光栅尺安装在立柱的侧面，Y向光栅尺的读数头与Y向滑台相对固定连接；所述X向平移机构包括底座、X向导轨、X向滑块、X向滑台、X向无牙螺杆、X向光栅尺、X向伺服电机、X向同步带、X向限位开关、X向限位挡板、X向微调轮和微调轮同步带；所述底座上方设有一凹槽，在凹槽上方两侧安装有X向导轨，Y向平移机构中立柱的底部固定在X向滑台上，X向滑台通过X向滑块固定在X向导轨上，X向滑台可沿X向导轨移动；所述X向无牙螺杆位于凹槽内，并通过X向同步带与X向伺服电机连接；所述X向微...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘今越，李洋，任东城，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：新型
国别省市：天津;12