[发明专利]一种非接触式立铣刀侧刃磨损形貌在机检测实验台及方法

权利要求书

1.一种非接触式立铣刀侧刃磨损形貌在机检测实验台，其特征在于，包括检测控制与实现模块、三轴运动控制器、线激光扫描测微仪﹑工业显微镜、侧姿调节气缸、电动旋转平台、立铣刀夹具、光学平台及固定座；所述固定座通过四个支撑腿设置于光学平台上，所述三轴运动控制器安装在所述固定座上，所述三轴运动控制器的执行端安装有所述侧姿调节气缸,所述侧姿调节气缸的执行端安装有所述线激光扫描测微仪；所述光学平台上与所述线激光扫描测微仪的相对位置上设有电动旋转平台，所述电动旋转平台的旋转台面上安装有所述立铣刀夹具，立铣刀夹具确保待测立铣刀垂直于光学平台；所述线激光扫描测微仪的激光中心法线方向安装有所述工业显微镜，所述工业显微镜与所述光学平台固定连接。

2.根据权利要求1所述一种非接触式立铣刀侧刃磨损形貌在机检测实验台，其特征在于，所述工业显微镜包括CCD工业相机、镜头、环形光源、可调节支架、磁吸底座，所述环形光源安装于所述镜头前端，以调节环境亮度，所述镜头后端安装所述CCD工业相机且三者中心位于同一轴线，所述镜头与所述可调节支架连接，所述磁吸底座为方形，上方与所述可调节支架连接，且所述磁吸底座后安装有磁力开关，通过磁力开关实现与所述光学平台实现无缝隙固定连接；经初始位置标定后，所述电动旋转平台每90°暂停两秒，并通过所述环形光源改变环境光强，实现待测立铣刀四个侧刃在强光和常光两种环境下磨损照片的获取，经图像处理后进而得到铣刀磨损量。

3.根据权利要求1所述一种非接触式立铣刀侧刃磨损形貌在机检测实验台，其特征在于，三轴运动控制器包括X轴臂、Y轴臂和Z轴臂；X轴臂、Y轴臂和Z轴臂的一侧均设有滑轨，X轴臂位于最下端与固定座固定连接，Y轴臂滑动连接于X轴臂的滑轨，Y轴臂悬空端通过滑块和导轨与固定座滑动连接，以保证Y轴臂在运动过程的稳定性，防止发生抖动；Z轴臂滑动连接于Y轴臂的滑轨，Z轴臂作为三轴运动控制器的执行端，安装有侧姿调节气缸。

4.一种非接触式立铣刀侧刃磨损形貌在机检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)通过三轴运动控制器控制所述线激光扫描测微仪沿着三轴运动控制器的Z轴臂自上而下移动，所述检测控制与实现模块刚出现数据时则为待测铣刀刀尖位置即测量初始位置，记录此时该位置Z轴臂坐标即完成所述线激光扫描测微仪初始位置标定；调节述所工业显微镜像素并通过所述电动旋转平台缓慢旋转至所述工业显微镜完整清晰获取待测铣刀侧刃图像，记录此时所述电动旋转平台位置即完成所述工业显微镜初始位置标定；

(2)通过线激光扫描技术获取立铣刀侧刃磨损数据；所述电动旋转平台旋转一周后所述线激光扫描测微仪完成当前截面的直径测量，控制所述三轴运动控制器的Z轴臂下降0.1mm进行下一截面直径测量，直至整个磨损区域全部检测完成，进而转换成铣刀磨损量；

(3)通过机器视觉技术获取立铣刀侧刃磨损数据；经初始位置标定后，电动旋转平台6每90°暂停两秒，并通过工业显微镜中的环形光源改变环境光强，实现待测立铣刀四个侧刃在强光和常光两种环境下磨损照片的获取，经图像处理后进而得到铣刀磨损量；

(4)将步骤(2)通过线激光扫描技术获取的立铣刀侧刃磨损数据与(3)通过机器视觉技术获取的立铣刀侧刃磨损数据进行融合，从而得到待检测立铣刀完整的磨损状态数据。

5.根据权利要求4所述一种非接触式立铣刀侧刃磨损形貌在机检测方法，其特征在于，步骤(2)中在获取待测立铣刀直径数据后，根据立铣刀侧刃磨损检测直径值与磨损VB值的关系原理，将立铣刀直径数据转换为立铣刀磨损VB值，其对应关系函数为：

VB＝R′sinθ(1-tan(α)tan(β)) (1)

VB为待检测立铣刀侧刃后刀面磨损量；γ为立铣刀侧刃的前角；α为立铣刀侧刃的后角；R为当前截面侧刃原始半径值；R′为测得的磨损后当前截面最大半径值；θ是需要求解的中间未知量，θ由立铣刀侧刃的前角γ、后角α和R′确定的，在此给出了θ与R′之间的关系式