[发明专利]基于小孔影像法测量刀具直径的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及物体外形直径的测量技术，尤其涉及到具有切削槽的刀具的外 形直径的测量技术。

背景技术

PCB(PrintedCircuitBoard，印制线路板)数控机械钻孔机主要用于在 印制线路板上高速度、高精度钻孔。随着印制线路板的高密集、微型化要求， 最小孔从直径为0.8mm发展到直径为0.075mm，未来的趋势是向微型孔方向发 展。钻不同直径的孔需要不同直径的刀具。在PCB数控机械钻孔机上，通常一 个主轴可以取用的刀库的刀具允许超过200把。

排刀的工作是客户端操作人员根据刀库数据手工排刀的，如果排刀错误会 导致所加工的印制线路板孔钻大或者钻小，产生不必要的工时或者报废。所以 在每次主轴抓刀之后都需要在线测量刀具直径。PCB板孔微型化的需求导致了 刀具的微型化，所以对测量精度要求很高。为了避免接触损伤和变形，通常采 用非接触式测量法即光学测径法。小孔影像法就是其中的一种。

如图1所示，现有的基于小孔影像法测量刀具直径的装置10，包括：光 发射管101和光电开关102，二者中间用挡板阻挡光线，只留一个小孔让光线 103通过，这样光发射管101和光电开关102中间就只有一束极细的光柱，光 柱的直径为104，以至于很小直径的刀具105也可以遮挡住光线103。在线进 行刀具直径检测时，主轴夹持刀具105沿与光线103垂直的方向以指定速度移 动刀具105，使其通过光线103。光电开关102接收到的光线103因为刀具105 的遮挡，会出现1-0-1的状态，其中，低电平0的宽度，与刀具105的直径 106成线性关系。如图2所示，由于刀具20具有排屑槽201，刀具20的不同 摆放角度，呈现出来的直径是不相同的。所以，在实际测量时，是将刀具20 旋转起来通过光线103。无论刀具20的旋转速度有多快，始终有光线通过排 屑槽201的地方被光电开关102检测出来，所以光电开关102实际接收到的波 形如图3所示，即为前后为有效噪声的方波。现有的测量方法是从有效噪声的 第一个下降沿开始计算刀具直径，有效噪声的最后一个上升沿结束。这样的计 算方法很有可能把不是有效噪声的干扰信号等计算进来，从而影响到刀具直径 的测量精度。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提出一种基于 小孔影像法测量刀具直径的方法及装置，能够确保刀具直径的测量精度。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种基于小孔影像法测 量刀具直径的方法，其包括：根据有效噪声频率正好是转速乘以排屑槽数量, 计算出有效噪声的周期ΔT来区别有效噪声和干扰；采用滑动窗技术,根据多 个连续第一边沿之间的时间间隔与所述ΔT满足第一设定关系,判定出起始时 刻，进而依照该起始时刻推算出刀具直径。

在一些实施例中，还包括：采用滑动窗技术,根据多个连续第二边沿之间 的时间间隔与所述ΔT满足第二设定关系,判定出终止时刻，该第二边沿与该 第一边沿反相；依照该终止时刻和该起始时刻之间的时间间隔推算出刀具直 径。

在一些实施例中，所述的采用滑动窗技术,根据多个连续第一边沿之间的 时间间隔与所述ΔT满足第一设定关系,判定出起始时刻是指，三个连续第一 边沿之间的两个时间间隔均在ΔT±(5％-30％)范围内，以第一个第一边沿的发 生时刻作为所述的起始时刻。在一些实施例中，所述的采用滑动窗技术,根据 多个连续第一边沿之间的时间间隔与所述ΔT满足第一设定关系,判定出起始 时刻是指，三个连续第一边沿之间的两个时间间隔均在ΔT±10％范围内，以第 一个第一边沿的发生时刻作为所述的起始时刻。

在一些实施例中，所述的采用滑动窗技术,根据多个连续第二边沿之间的 时间间隔与所述ΔT满足第二设定关系,判定出终止时刻是指，判断下一个第 二边沿等待时间是否>(1.5-3)×ΔT，是的话，以当前这个第二边沿的发生时 刻作为所述的终止时刻。

在一些实施例中，从第一边沿的检测转换到第二边沿的检测是依据：判断 下一个第一边沿等待时间是否>(1.5-5)×ΔT，是的话进行转换，否则的话继 续进行第一边沿的检测。

在一些实施例中，从第一边沿的检测转换到第二边沿的检测是依据：判断 下一个第一边沿等待时间是否>(2-3)×ΔT，是的话进行转换，否则的话继续 进行第一边沿的检测。