三个主要功能部分，监控操作部分包括相互连接的液晶显示屏10、物理控制按键11和无线接收模块装置9;采集部分包括安装在支架13上的水准仪1、球头压力传感器4、超声波测距感应器5、LED灯6和摄像头3;数据传输部分包括安装在支架上并且相互连接的单片机2和发射模块装置8，发射模块装置对应无线接收模块装置进行无线连接。
[0030]水准仪I可以实时显示整套设备的是否水平，作为安装整套装置的一个机械硬性标准和整套装置正常运行的保证。采集部分的球头压力传感器、超声波测距感应器、LED灯和摄像头分别连接单片机。
[0031 ]球头压力传感器通过Z轴滑台7安装在支架上，Z轴滑台包括螺母、螺杆和电机，球头压力传感器安装在螺杆下端，螺杆安装在螺母内并能够上下移动，螺母可转动的安装在支架内，电机也安装在支架内，电机连接螺母以驱动螺母转动，电机连接单片机由单片机控制转动。电机可以通过齿轮等传动装置连接螺母。
[0032]监控操作部分还设有提示灯12，提示灯连接无线接收模块装置。
[0033]监控操作部分采用电脑或者智能手机。提示灯可以由某个按键设置代替。
[0034]支架采用抱箍安装在刀具的刀架上并位于刀具上方;摄像头和LED灯分别通过可抽拉的滑杆安装在支架上。摄像头和LED灯可以根据需要调整高度。
[0035]水准仪即为水准泡。属于现有产品。
[0036]利用LED灯6投射光影，将细小不便于观察的刀头用灯光投影放大，且会随着刀头的移动同步移动，直到刀头碰触到工件，刀影最前部分与刀头重合一点。并通过相对位置的摄像头3捕捉画面，传输到液晶显示屏10。
[0037]球头压力传感器4把刀头间接的替换成压力传感器，压力传感器是触点碰触工件，数据精准，同时将检测到碰触工件这个信息更为直接转换成提示灯的闪亮，观察到提，示灯闪亮，第一时间就停止工作。通过51单片机2输出程序记录压力系数，保证以后的对刀与第一次对刀的一致性。
[0038]以51单片机2为核心芯片，进行自动差额补偿，以及发射模块装置8无线接收模块装置9组件，来实现智能记录数据与传出设定程序。加以物理按键11，可以实现对显示屏上的初值进行调节，以达到最佳。
[0039]使用时，先要进行安装调试，保证水平。利用放置固定在整套装置的正上方的水准仪I，调整水准泡位于液腔中央。
[0040]首次对刀，远程可视。粗下刀，通过监控操作部分打开超声波测距感应器5，同时下降刀头，直到测到刀头距离距与被雕刻的材料还有10毫米。打开在刀头单侧的LED灯6，观察液晶显示屏10，在慢慢下降刀头，观察到刀具的暗影最前方与刀头的最前方重合，此时停止下刀，完成首次对刀过程。
[0041]刀位记忆，终生不换。下降Z轴微型滑台7，接触到工件完成第一次对刀的刀头不调动。通过点动物理按键11控制连接在滑台上的球头压力传感器4下降，直到球面点接触到被刻材料，这时连接在球头压力传感器4的提示灯12会点亮，这时将进给倍率找为微米级进给，往回退，直到无提示灯12亮，在进I微米，如发出光，保持住光，这时通过单片机2程序记下此时的球头压力传感器4下降刻度"D"值，此时保证了球面点与刀头所处的平面重合。
[0042]对于雕刻机下次的对刀，只需要先将Z轴微型滑台7下降到〃D〃值，让球头压力传感器4与刀头处于同一个平面，然后直接下降刀具，直到观察到链接球头压力传感器4的提示灯12点壳，完成第一■次对刀，以后的对刀就可以直接观察提不灯12是否点壳就可以完成对刀。
[0043]差额补偿，数据精准。进行多次模拟工作，测出前后多次的值，取出平均值，利用Y=x+b，计算出差额值〃b〃。每次下降球头压力传感器4后，单片机2自动给出程序输出〃b 〃值进行补偿差额。Y是压力传感器的位置，X是刀尖的实际位置。
【主权项】
1.一种Z轴对刀仪，其特征在于，包括相互连接的监控操作部分、采集工作部分、数据传输部分三个主要功能部分，监控操作部分包括相互连接的液晶显示屏、物理控制按键和无线接收模块装置;采集部分包括安装在支架上的水准仪、球头压力传感器、超声波测距感应器、LED灯和摄像头;数据传输部分包括安装在支架上并且相互连接的单片机和发射模块装置，发射模块装置对应无线接收模块装置进行无线连接。2.根据权利要求1所述的Z轴对刀仪，其特征在于:水准仪用于实时显示整套设备的是否水平;采集部分的球头压力传感器、超声波测距感应器和摄像头分别连接单片机。3.据权利要求1或2所述的Z轴对刀仪，其特征在于:球头压力传感器通过Z轴滑台安装在支架上，Z轴滑台包括螺母、螺杆和电机，球头压力传感器安装在螺杆下端，螺杆安装在螺母内并能够上下移动，螺母可转动的安装在支架内，电机也安装在支架内，电机连接螺母以驱动螺母转动，电机连接单片机由单片机控制转动。4.根据权利要求1或2所述的Z轴对刀仪，其特征在于:监控操作部分还设有提示灯，提示灯连接无线接收模块装置。5.根据权利要求1或2所述的Z轴对刀仪，其特征在于:监控操作部分采用电脑或者智能手机。6.根据权利要求1或2所述的Z轴对刀仪，其特征在于:支架采用抱箍安装在刀具的刀架上并位于刀具上方;摄像头和LED灯分别通过可抽拉的滑杆安装在支架上。
【专利摘要】本实用新型公开了一种Z轴对刀仪，属于工厂设备技术领域。Z轴对刀仪包括监控操作部分、采集工作部分、数据传输部分三个主要功能部分，主体部分采用抱箍固定在刀具正上方，其他零部件均有小型滑台隐藏在壳体内部。控操作部分包括液晶显示屏、物理控制按键；采集部分包括水准仪、球头压力传感器、超声波测距感应器、LED灯、摄像头；数据传输部分包括51单片机、无线接收、发射模块装置。利用光影重合原理，结合控制系统理论，对辅助对刀方式进行了创新设计，仅需要一次安装，便可实现重复对刀操作，刀头损坏严重等问题，可推广应用于一系列需要进行Z轴对刀的工厂设备上。
【IPC分类】B23Q15/22, B23Q17/22, H04N7/18
【公开号】CN205237707
【申请号】CN201521082296
【发明人】卢世斌, 范林强, 李宸, 唐晓腾, 衣品侨, 宋雪丽
【申请人】齐鲁工业大学
【公开日】2016年5月18日
【申请日】2015年12月23日