[发明专利]一种视觉在机对刀仪及其对刀方法

权利要求书

1.一种视觉在机对刀仪，其特征在于，包括：检测仪、数据处理控制器以及刀具数据服务器；

所述检测仪和所述数据处理控制器通过信号线缆连接；所述数据处理控制器还分别与CNC控制器以及所述刀具数据服务器相连接；所述检测仪内设有远心镜头以及背光光源，利用所述远心镜头以及所述背光光源对刀具进行平行投影成像，在刀具旋转过程中获取刀具图像序列，通过所述数据处理控制器分析刀具图像序列，计算刀具长度和刀具直径，并传输至CNC控制器的刀补寄存器，完成对刀；

所述检测仪具体包括：防护壳体、相机模组、远心镜头、45度反射镜、窗口镜、气动柱塞以及光纤传感器；

所述光纤传感器包括光纤传感器发射端以及光纤传感器接收端；所述防护壳体为凹型防护壳体；所述凹型防护壳体的第一侧腔内设有相机模组、远心镜头、45度反射镜、窗口镜、气动柱塞以及所述光纤传感器发射端；所述防护壳体的第二侧腔内设有所述光纤传感器接收端；所述光纤传感器发射端与所述光纤传感器接收端以所述刀具为中心对称设置；所述背光光源设于所述第二侧腔内，所述背光光源用于在成像时提供均匀的背景照明，形成明暗对比良好的刀具图像；

所述远心镜头设于所述相机模组的镜头接口上，所述远心镜头的轴线与所述刀具的轴线平行；所述相机模组以及所述远心镜头用于获取旋转刀具的平行投影图像；所述45度反射镜设于所述远心镜头的上部；所述45度反射镜用于对成像光路进行90度转向；所述窗口镜设于所述45度反射镜的反射端；所述窗口镜用于对所述相机模组、所述远心镜头以及所述45度反射镜进行密封；所述气动柱塞与所述窗口镜在同一成像光路上，所述气动柱塞的轴线与窗口镜平面的法向垂直，所述气动柱塞用于控制所述相机模组采集刀具图像以及防护所述成像光路；

所述检测仪还包括：清洁喷嘴；

所述清洁喷嘴设于所述凹型防护壳体的凹槽区域的表面；所述刀具与所述清洁喷嘴相对应；所述清洁喷嘴用于在成像前对所述刀具进行清洁，去除所述刀具上残留的切屑和切削液；

所述数据处理控制器具体包括：计算模块、光源控制模块、气路控制模块、清洁气管、柱塞气管以及正压防护气管；

所述计算模块、所述光源控制模块和所述气路控制模块通过所述信号线缆依次连接；所述计算模块还与CNC控制器相连接；所述计算模块以及所述光源控制模块还分别与所述信号线缆相连接；所述计算模块通过车间局域网与所述刀具数据服务器相连接；

所述清洁气管用于连接所述清洁喷嘴以及所述气路控制模块；

所述柱塞气管用于连接所述气动柱塞以及所述气路控制模块；

所述正压防护气管用于连接所述成像光路中的高压气体以及所述气路控制模块；

所述视觉在机对刀仪用于实现一种视觉在机对刀仪的对刀方法，所述对刀方法包括：

第一步，视觉在机对刀仪上电后，计算模块中的内核程序自启动并处于等待测量状态，气动柱塞处在常闭状态，正气压防护始终开启；

第二步，在加工前，数控加工NC主程序中以子程序调用方式运行测量宏程序，在调用测量宏程序时传递参数，用于指定刀具上直径测量的具体截面位置；

第三步，测量宏程序控制刀具移动至对刀起点，对刀起点是用户指定的固定位置，所述对刀起点位于检测仪上方；在测量宏程序的控制下，刀具从对刀起点下降至壳体中间的凹型测量区域；在刀具下降过程中，刀具端部会先遮挡光纤传感器发射端发出的激光束，在光纤传感器接收端产生一个阶跃触发信号，所述阶跃触发信号被发送给数控机床的CNC控制器，触发测量宏程序运行G31跳转指令，根据所述G31跳转指令使得刀具停止下降，宏程序把第一宏变量的值置为1；

第四步，内核程序查询第一宏变量的状态，如果第一宏变量的值为1，则气路控制模块通过清洁气管开启清洁喷嘴，通过喷出高压气流清洁刀具；否则继续等待；

第五步，测量宏程序把刀具安全移动至远心镜头视场前的聚焦位置，即对刀点，同时宏程序把第二宏变量的值置为1；

第六步，内核程序查询第二宏变量的值，如果所述第二宏变量的值为1，内核程序打开相机模组，同时通过光源控制模块打开背光光源；否则继续清洁刀具；

第七步，气路控制模块通过清洁气管关闭清洁喷嘴，并通过柱塞气管打开气动柱塞，在刀具旋转过程中相机模组通过远心镜头进行平行投影获取刀具图像序列；

第八步，拍摄完毕后，内核程序关闭相机模组，光源控制模块关闭背光光源，气动控制模块通过柱塞气管关闭气动柱塞，内核程序把第三宏变量的值置为1；如果测量宏程序检测到第三宏变量的值为1，控制刀具返回对刀起点完成对刀动作。