[发明专利]回转体刀具全加工周期磨破损在线自动检测装置

权利要求书

1.一种回转体刀具全加工周期磨破损在线自动检测装置，包括装置基座（8）、刀具光学检测系统、集中控制系统和刀具磨损警报系统，所述装置基座（8）固定安装在回转体刀具的机床的工作台上，所述刀具光学检测系统通过装置支架固定安装于所述装置基座（8）上，所述刀具光学检测系统为面阵型图像传感器系统，所述刀具光学检测系统的图像数据信号输出端与所述集中控制系统的信号接收端连接，所述集中控制系统的报警指令信号输出端与所述刀具磨损警报系统的信号接收端信号连接，其特征在于：还包括振动传感器（3）或声发射传感器，所述振动传感器（3）或声发射传感器的信号输出端与所述集中控制系统的信号接收端信号连接，进而在切削过程中监测刀具的破损状态，所述刀具光学检测系统包括刀具整体测量装置和切削刃局部测量装置，所述刀具整体测量装置采集整体刀具的图像数据，进而确定刀具切削刃的位置及姿态，所述切削刃局部测量装置在加工前、后和切削间隙采集切削刃磨损区局部细节图像数据，进而检测刀具的磨破损状态，回转体刀具的机床主轴装有标定靶物（13），在进行测量前，要先进行刀具整体测量装置和切削刃局部测量装置的在线标定。

2.根据权利要求1所述的回转体刀具全加工周期磨破损在线自动检测装置，其特征在于：所述刀具整体测量装置包括工业相机（1）和漫反射背光光源（5），所述漫反射背光光源（5）正对所述工业相机（1）的镜头设置，其二者之间的间距空间形成回转体刀具的检测作业空间区域，所述漫反射背光光源（5）通过背光光源支撑座（7）固定安装于所述装置基座（8）上，所述工业相机（1）的镜头能接收到所述漫反射背光光源（5）发出的均匀柔光；

所述切削刃局部测量装置包括数字显微镜（2）和所述漫反射背光光源（5）所述漫反射背光光源（5）也正对所述数字显微镜（2）的物镜设置，其二者之间的间距空间也形成回转体刀具的检测作业空间区域，所述工业相机（1）镜头主光轴和所述数字显微镜（2）物镜的主光轴保持空间平行。

3.根据权利要求2所述的回转体刀具全加工周期磨破损在线自动检测装置，其特征在于：所述切削刃局部测量装置还包括为所述数字显微镜（2）的物镜辅助照明的前方明场照明光源，所述前方明场照明光源为安装于所述数字显微镜（2）物镜前端的环形光源（4），所述环形光源（4）的轴线与所述数字显微镜（2）物镜的主光轴同轴。

4.根据权利要求3所述的回转体刀具全加工周期磨破损在线自动检测装置，其特征在于：在所述工业相机（1）的镜头前端外侧和在所述环形光源（4）的外侧皆安装了保护镜（6）。

5.根据权利要求2～4中任意一项所述的回转体刀具全加工周期磨破损在线自动检测装置，其特征在于：所述工业相机（1）和所述数字显微镜（2）采用上下布局或水平布局。

6.根据权利要求5所述的回转体刀具全加工周期磨破损在线自动检测装置，其特征在于：进行刀具整体测量装置和切削刃局部测量装置的在线标定依据机床主轴的具体运动方式，使所述标定靶物（13）分别与所述刀具整体测量装置和切削刃局部测量装置形成相对运动，构成虚拟的空间三维标定靶物，在每个位置获取所述标定靶物（13）的图像数据，通过所述标定靶物（13）的空间三维点和所述标定靶物（13）的图像上特征点的对应关系，获取所述刀具整体测量装置和切削刃局部测量装置分别相对于所述机床主轴坐标系的空间位置和姿态。

7.根据权利要求5所述的回转体刀具全加工周期磨破损在线自动检测装置，其特征在于：所述标定靶物（13）上的特征图案为圆环或角点。

8.根据权利要求5所述的回转体刀具全加工周期磨破损在线自动检测装置，其特征在于：所述刀具整体测量装置和切削刃局部测量装置的一体设备外围护结构包括壳体（11）、盖板（12）以及所述装置基座（8），所述设备外围护结构使设备整体形成凹形结构，凹形结构的下凹空间形成回转体刀具全加工周期磨破损在线自动检测的工作空间，在凹形结构内凹的一侧凸台的内表面安装所述漫反射背光光源（5），在所述另一侧凸台的所述壳体（11）内部安装所述刀具光学检测系统和所述振动传感器（3），并于该另一侧凸台的内侧面的所述壳体（11）上设有所述工业相机（1）镜头和所述数字显微镜（2）物镜对应的透孔。

9.根据权利要求5所述的回转体刀具全加工周期磨破损在线自动检测装置，其特征在于：所述壳体（11）内部设置高压气体通道和吹气口进行防护，所述壳体（11）外设置整体防护罩。