[发明专利]一种用于刀具磨损的检测装置

说明书

本发明公开了一种用于数控加工中心的刀具磨损检测装置，主要包括视觉检测系统和通讯系统两部分，其中视觉检测系统由图像采集系统、数据处理系统、电源管理系统以及壳体四部分组成。所述图像采集系统主要完成图像采集任务，所述数据处理系统主要完成解析机床指令、控制相机、运行算法等任务，所述通讯系统主要完成机床与监控系统之间的通讯任务。当需要对刀具磨损状态检测时，通过换刀指令将视觉检测系统换到机床主轴上，通过图像采集系统采集工件表面纹理图像，数据处理系统运行算法得出刀具磨损等级，将结果通过蓝牙和通讯系统回传至机床操作系统变量，进行刀具补偿或做报警处理等。本发明具有结构小巧、集成化、智能化等优点。

技术领域

本发明公开了一种用于刀具磨损的检测装置，特别涉及一种用于数控加工中心的刀具磨损检测装置。

背景技术

在机械加工过程中，刀具的磨损不仅会影响零件的质量，而且会导致机床的振动冲击进而对机床的精度造成影响。刀具状态监控通常采用各种传感器采集刀具的状态信息，将采集的信号进行处理，建立特征与刀具磨损状态之间的映射关系，实现刀具磨损状态检测。然而，由于刀具的工作过程复杂，信号特征与磨损状态之间映射的关系通常是非线性的，因此难以准确地进行定量描述。使用机器视觉的方法避免了这个问题，但是现有基于机器视觉技术的检测设备都有计算机参与，且都是离线检测，占用空间大，不仅降低了生产效率，而且增加了成本。嵌入式是专用的系统，具有使用方便，占用空间小，成本低等优点。使用嵌入式技术与机器视觉技术相结合的方式综合了两者的优点，特设计一种基于机器视觉的刀具磨损的检测装置。

发明内容

本发明填补基于嵌入式机器视觉实现刀具磨损技术的空白，提供一种在机检测刀具磨损的装置。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种用于刀具磨损的检测装置包括视觉检测系统和通讯系统两部分，其中视觉检测系统由图像采集系统、数据处理系统、电源管理系统以及壳体四部分组成。

所述图像采集系统主要由相机、光源以及镜头组成，主要功能是获取工件表面的纹理信息。由于采集的是工件的纹理图像，需要使用显微镜头观察工件表面的细节。光源根据需要采用环形光源，相机采用CMOS相机，相机的通讯接口为千兆以太网。

所述数据处理系统主要功能是处理数据、控制图像采集系统以及负责与通讯系统的通讯。数据处理系统利用数控机床的运动系统进行图像采集系统聚焦，并控制图像采集系统采集工件表面的图像，运用图像处理算法进行处理，并通过蓝牙以及通讯系统将结果发送到机床操作系统的系统变量中，以进行刀具补偿，以保证加工的精度，如果刀具达到了磨钝标准，提醒用户换刀，同时将报警信息显示在人机交互界面上。

所述电源管理系统的主要功能是电池的充放电保护、电压转换以及光源的电源控制。

所述壳体主要用于安装图像采集系统、数据处理系统、电源管理系统以及锂电池。壳体主要由连接杆、端盖、刀柄连接件、相机支撑件、PVC外壳组成。

所述通讯系统用来实现机床操作系统与视觉检测系统之间的通讯。通讯系统解析机床操作系统通过RS232或以太网口发来的指令，并将指令通过蓝牙传输给视觉检测系统，视觉检测系统完成图像采集以及图像处理任务后，将处理结果即磨损等级通过蓝牙发送给通讯系统，通讯系统通过RS232或以太网发送给机床操作系统。通讯系统还包含一个存储器，用于存储日志信息和刀具的磨损信息，可以通过PC读取该存储器的信息，分析刀具磨损规律。视觉检测系统与通讯系统之间的通讯方式采用蓝牙通讯方式，但不限于蓝牙，如Zigbee、WIFI、NB-LOT、GPRS等无线方式，通过ID或配对的方式将刀具磨损检测装置连接起来，组成传感器网络，进而对整个车间的机床刀具状态进行监控。

本发明具有如下优点：

1.该发明能够实现在机进行刀具磨损检测。对比现有的检测技术，本发明不需要停机将刀具从主轴卸下进行检测，提高加工效率，降低成本。