一种微铣刀磨损在线自动检测装置

1.本发明涉及机器视觉图像采集技术领域，尤其是一种微铣刀磨损在线自动检测装置。


背景技术：

2.目前刀具状态检测方法主要有直接测量法与间接测量法两类，直接检测法主要有：机器视觉测量法、光学测量法、电阻测量法和射线测量法；间接检测法主要包括：振动检测、声发射检测、切削力检测和电机电流检测等。由于计算机技术以及ccd摄像技术的快速发展，机器视觉技术凭借快捷、无接触、测量准确的优点得到了科研人员越来越多的关注。但在实际生产中刀具工作需要冷却液，加工过程中还会产生碎屑，这些附着在刀具上液滴、碎屑会严重影响相机对刀具图像的采集效果，现有的刀具图像采集时需要停机卸下刀具，这不仅提高了作业成本，还影响生产效率。


技术实现要素：

3.本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术中之不足，本发明提供一种微铣刀磨损在线自动检测装置，以解决目前刀具图像采集时需要停机人工检测的问题。
4.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种微铣刀磨损在线自动检测装置，用于对数控机床所用刀具性能进行在线检测，包括伸缩系统、图像采集系统、气动系统以及计算机系统，
5.伸缩系统：具有若干根滑套配合可伸缩至刀具正下方的伸缩套筒；
6.图像采集系统：具有安装于所述伸缩套筒前端的安装座，安装座上固定有朝上拍摄刀具状态的相机，靠近相机的镜头旁设有拍摄前向刀具喷气去除刀具上的油污和碎屑的喷气管；
7.气动系统：具有安装在所述伸缩套筒内驱动伸缩套筒依次伸出或缩回的伸缩缸；
8.计算机系统：线路连接图像采集系统接收相机所拍摄的刀具图像。
9.具体说，所述的伸缩系统具有支撑架，支撑架上端固定有安装外壳；所述伸缩套筒包括固定套筒、滑动设在固定套筒内的一级伸缩套筒、滑动设在一级伸缩套筒内的二级伸缩套筒，固定套筒后端与安装外壳固定，所述的安装座固定在二级伸缩套筒前端。
10.进一步地，所述的气动系统包括固定在支撑架上的空压泵、设在安装外壳内的气动元件，所述伸缩缸包括安装在固定套筒内的一级伸缩缸、滑动安装在一级伸缩缸与一级伸缩套筒之间的二级伸缩缸，空压泵通过气动元件分别管路连通一级伸缩缸、二级伸缩缸以及喷气管。
11.进一步地，所述的二级伸缩缸的缸体后端具有形成一级伸缩缸活塞部的法兰，所述法兰中心开设有连通二级伸缩缸腔体的阻尼孔，二级伸缩缸的活塞杆与二级伸缩套筒前端内壁固连。
12.为方便拍摄高度调节，所述的支撑架包括呈三角形分布可作高度调节的伸缩撑
杆，所述伸缩撑杆上端固定有安装板，所述的安装外壳固定在安装板上。
13.为提高装置稳定性，所述的伸缩撑杆中间设有加固杆，加固杆上端与安装板固连，加固杆下端与所述伸缩撑杆之间连接有起稳固作用的连接杆。
14.本发明的有益效果是：本发明采用气动驱动伸缩套筒伸缩，将相机送至刀具检测位置以拍摄刀具的磨损状况图像，实现对刀具磨损在线自动检测；并在图像采集之前通过喷气管对刀具进行去污处理，从而获得更高的图像质量，有利于计算机系统对刀具的磨损识别。
附图说明
15.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
16.图1是本发明的结构示意图。
17.图2是本发明所述图像采集系统的结构示意图。
18.图3是本发明所述气动系统结构示意图。
19.图4是本发明所述伸缩系统的结构示意图。
20.图中：1.伸缩系统，2.图像采集系统，3.气动系统，4.计算机系统，5.支撑架，6.伸缩套筒，7.伸缩撑杆，8.安装板，9.安装外壳，10.加固杆11.连接杆，12.固定套筒，13.一级伸缩套筒，14.二级伸缩套筒，15.空压泵，16.一级伸缩缸，17.二级伸缩缸，18.法兰，19.阻尼孔，20.三位四通电磁换向阀，21.油雾器，22.减压阀，23.过滤器，24.安装座，25.相机，26.镜头，27.光源，28.喷气管，29.网络接口，30.活塞杆，31.数控机床，32.刀具。
具体实施方式
21.现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
22.如图1～图4所示，一种微铣刀磨损在线自动检测装置，用于对数控机床31所用刀具32性能进行在线检测，包括伸缩系统1、图像采集系统2、气动系统3以及计算机系统4。
23.所述伸缩系统1：包括支撑架5、三根滑套配合可伸缩至刀具32正下方的伸缩套筒6，所述的支撑架5包括呈三角形分布可作高度调节的伸缩撑杆7，所述伸缩撑杆7上端固定有安装板8，所述安装板8上固定有安装外壳9，位于伸缩撑杆7中间设有加固杆10，加固杆10上端与安装板8固连，加固杆10下端与所述伸缩撑杆7之间连接有起稳固作用的连接杆11。
24.所述伸缩套筒6包括固定套筒12、滑动设在固定套筒12内的一级伸缩套筒13、滑动设在一级伸缩套筒13内的二级伸缩套筒14，固定套筒12后端与安装外壳9前端面固定。
25.所述气动系统3：包括固定在所述安装板8后端的空压泵15、设在安装外壳9内的气动元件、安装在所述伸缩套筒6内驱动伸缩套筒6依次伸出或缩回的伸缩缸。所述伸缩缸包括安装在固定套筒12内的一级伸缩缸16、滑动安装在一级伸缩缸16与一级伸缩套筒13之间的二级伸缩缸17，空压泵15通过气动元件管路连通一级伸缩缸16、二级伸缩缸17。
26.所述的二级伸缩缸17的缸体后端具有形成一级伸缩缸16活塞部的法兰18，所述法兰18中心开设有连通二级伸缩缸17腔体的阻尼孔19，二级伸缩缸17的缸体部分与一级伸缩套筒13连接，二级伸缩缸17的活塞杆30与二级伸缩套筒14前端内壁固连。
27.所述气动元件包括三位四通电磁换向阀20、油雾器21、减压阀22以及过滤器23，空
压泵15输出的高压气体经过依次经过过滤器23、减压阀22、油雾器21、三位四通电磁换向阀20通入进入一级伸缩缸16。
28.图像采集系统2：具有固定在三级伸缩套筒前端的安装座24，安装座24上固定有朝上拍摄刀具32状态的相机25，所述相机25选择用ccd工业相机，镜头26采用显微镜头，光源27采用环型光源，靠近相机25的镜头旁设有拍摄前向刀具32喷气去除刀具32上的油污和碎屑的喷气管28，所述三位四通电磁换向阀20管路连通喷气管28。
29.计算机系统4：线路连接图像采集系统2接收相机25所拍摄的刀具32状况图像，在安装座24上设有采用以太网的网络接口29，用来传输相机25拍摄图片及控制命令信号。
30.伸缩套筒6的伸缩过程简述：空压机15工作，气体经过过滤器23、减压阀22、油雾器21及三位四通电磁换向阀20进入一级伸缩缸16推动二级伸缩缸17运动，带动一级伸缩套筒13向前运动，当二级伸缩缸17运动到极限位置时，气体通过阻尼孔19进入二级伸缩缸17腔体内推动二级伸缩缸17的活塞杆30运动，推动二级伸缩套筒14运动，当活塞杆30运动到极限位置时，伸缩套筒6完全伸展，图像采集系统2到达采集点，三位四通电磁换向阀20换向，气体管路进入喷气管28，从而对刀具32表面进行清理，清理完后空压机15暂停，接着图像采集系统2开始图像采集，结束采集后三位四通电磁换向阀20再次换向，反向推动活塞杆30、一级伸缩缸16回退，带动二级伸缩套筒14、一级伸缩套筒13依次回退完成回程运动。
31.检测过程简述：
32.步骤s1，在数控机床31上设置好刀具32工作停顿间隙，并测试好刀具32停顿的具体位置，该位置要保证检测装置进行图像采集过程中不与数控机床31部件或工件发生碰撞；
33.步骤s2，调节伸缩撑杆7的高度保证相机25的对焦距离，调节与数控机床31的距离使伸缩套筒6伸至最远时相机25刚好位于刀具32的固定位置正下方；
34.步骤s3，在计算机系统4上设置工作时间间隔，当刀具32达到检测位置时，发送指令控制气动系统3工作，伸缩套筒6伸出使图像采集系统2到达位置后，控制三位四通电磁换向阀20，喷气管28喷气去除刀具32上的油污与碎屑；
35.步骤s4，计算机系统4控制打开光源27，相机25开始进行刀具32进行图像采集，并通过以太网传回计算机系统4；
36.步骤s5，计算机系统4将接受到的图片放入训练好的模型中进行磨损识别处理，刀具32正常，关闭图像采集系统2，气动系统3复位，刀具32继续工作，刀具32损坏或处于临界值则换刀。
37.本发明在实际应用场景中，可以通过对图像采集系统2方向的改变采集不同角度的图像，也可以改变相机25、镜头26和光源27以适应不同刀具32与不同工作场景。
38.以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。