[发明专利]印刷雕辊车磨一体机刀具角度激光测控装置及调整方法

权利要求书

1.一种印刷雕辊车磨一体机刀具角度激光测控装置，其特征在于：该装置由激光表面波纹度测量单元和刀具安装角度调整单元组成，所述激光表面波纹度测量单元能获得聚焦在印刷雕辊切削后表面上的线结构激光光束的图像，并对图像中线激光条纹中心进行识别，从而测出印刷雕辊的表面波纹度，所述刀具安装角度调整单元能获得最佳的刀具回转轴的调整角度、印刷雕辊毛坯回转角速度和刀盘回转角速度，使印刷雕辊切削加工后的表面波纹度最小而加工效率最高。

2.根据权利要求1所述的印刷雕辊车磨一体机刀具角度激光测控装置，其特征在于：所述激光表面波纹测量单元由计算机、激光光源及其驱动控制单元和CMOS高速相机组成，所述计算机控制激光光源发出一束线结构激光，聚焦在印刷雕辊切削后的表面上，并用CMOS高速相机拍摄成图像。

3.根据权利要求1所述的印刷雕辊车磨一体机刀具角度激光测控装置，其特征在于：所述刀具安装角度调整单元由计算机、第1蓝牙接收和发送单元、直流伺服电机驱动控制单元、接触电刷、回转滑环、直流伺服电机、光电编码器、电磁离合器、刀具、刀盘、刀盘电控单元、第2蓝牙接收和发送单元组成，计算机控制直流伺服电机驱动控制单元产生PWM信号，并通过两对接触电刷和回转滑环与直流伺服电机绕组连接，通过电磁离合器驱动刀盘回转，直流伺服电机回转轴的转角被光电编码器测量，所获得的数据通过设在刀盘电控单元内的第2蓝牙接收和发送单元以无线数据传输给计算机；刀具装在刀盘下面，计算机将运算后的数据通过第2蓝牙接收和发送单元无线传输给刀盘电控单元，控制电磁离合器松开刀具回转轴，刀具通过直流伺服电机回转轴调整角度，调整后，控制电磁离合器夹紧刀具回转轴；直流伺服电机回转轴与刀具回转轴同轴线，刀盘回转轴与印刷雕辊回转轴共面。

4.利用权利要求1所述的刀具角度激光测控装置对印刷雕辊车磨一体机的刀具角度进行调整的方法，其特征在于：对所述刀具角度进行激光测控调整步骤为：

（1）计算机控制装在印刷雕辊车磨一体机的印刷雕辊毛坯在角速度ω₁的范围内以δω₁为步长，由小到大地进行一系列的低速回转，其中，ω₁=10～20rpm，δω₁=1rpm；

（2）计算机控制印刷雕辊车磨一体机的刀盘在角速度ω₂的范围内以δω₂为步长，由小到大的进行一系列的高速回转，其中，ω₂=2500～4500rpm，δω₂=250rpm；

（3）在直流伺服电机回转轴线与刀具的回转轴线同轴线、刀盘回转轴和印刷雕辊毛坯回转轴共面以及在每一个确定的印刷雕辊毛坯和刀盘的回转角速度ω₁和ω₂下，计算机控制直流伺服电机回转，直流伺服电机以δα为步长，在－α～α之间调整2α/δα+1次，角度α是切削刃尖与刀盘回转轴和印刷雕辊毛坯回转轴之间共面时，刀具夹持平面与刀盘回转轴和印刷雕辊毛坯回转轴所在平面之间的夹角，其中，δα=1°角度，α=70°角度；所述直流伺服电机回转控制过程为：计算机控制直流伺服电机驱动控制单元产生PWM信号：PWM+和PWM－,并通过两对接触电刷和设在刀盘回转轴上的回转滑环连接直流伺服电机绕组，驱动直流伺服电机回转，直流伺服电机回转轴的转角经过光电编码器测量，所获得的数据通过设在刀盘电控单元内的第2蓝牙接收和发送单元以无线数据传输给计算机；

（4）直流伺服电机回转轴每次调整一个角度之前，计算机通过第2蓝牙接收和发送单元将无线数据传输给刀盘电控单元，控制电磁离合器将与直流伺服电机回转轴共轴线的刀具回转轴松开，刀具随直流伺服电机回转轴回转而调整角度，刀具每次调整角度以后，计算机控制电磁离合器将刀具回转轴夹紧，刀具固定；

（5）计算机控制线结构激光光源发出一束线结构激光，聚焦在印刷雕棍切削后的表面上，此时线结构激光的宽度为2～6μm，长度略大于刀盘直径；

印刷雕辊的表面波纹度测量步骤如下：

①将印刷雕棍切削后的表面上所聚焦的线结构激光用CMOS高速相机拍摄下来；

②对所获得的图像中线激光条纹中心进行识别，它是使用一种基于图像灰度梯度的条纹中心全分辨率精确提取方法，利用条纹在行与列上的分布情况提取条纹全分辨率中心点，并作为初值，然后在初值点计算条纹法向，在条纹法向上精确获取条纹的能量中心，得到线结构激光条纹中心位置；

③根据三角测量原理去标定数据，将激光条纹每一像素转换为高度信息，即测得印刷雕棍的表面波纹度；

（6）通过上述步骤（3）～（5），找到一个刀具回转轴的最佳角度，使印刷雕棍切削加工后的表面波纹度最小；

（7）通过上述步骤（1）～（6），找到一个确定的印刷雕辊毛坯和刀盘的回转角速度ω₁和ω₂，使印刷雕棍切削加工后的表面波纹度较小，在满足使用要求的前提下，印刷雕辊毛坯的加工效率最高。