[发明专利]单视觉在线检测刀具磨削系统及方法

说明书

本发明公开了一种单视觉在线检测刀具磨削系统及方法。系统包括刀具平台和磨具平台。刀具平台上安装刀具进给驱动装置，刀具进给驱动装置上安装刀具旋转驱动装置，刀具旋转驱动装置出力轴上安装待磨刀具。待磨刀具上下方分别设有视觉传感器、底光源。磨具平台上安装磨头往复平移驱动装置，磨头往复平移驱动装置上安装磨头旋转驱动装置，磨头旋转驱动装置出力轴上安装磨头，磨头上刚性安装砂轮。待磨刀刃与磨头相向，待磨刀具可朝磨头做进给运动。磨头往复平移驱动装置带动磨头做往复平移运动。磨具平台上、与待磨刀刃相对应的位置上安装平移位置检测传感器。本发明基于单视觉在线检测刀刃外轮廓反映的磨削情况，对待磨刀具实现了自动磨削控制。

技术领域

本发明涉及一种基于单视觉在线检测实现的刀具磨削系统及其磨削方法，属于刀具磨削技术领域。

背景技术

目前，传统的磨刀机床大多通过人眼观测摄像头在线捕获并反馈的刀具磨削情况，手动控制机床上的多个运动轴(如进给轴等)来配合磨头对刀具进行磨削作业。从实际使用中可以看出，虽然刀具磨削量采用了视觉检测的方式，但是对刀具的实际磨削控制还是停留在操作人员手动控制的水平。这种手动控制方式极大依赖操作人员的工作经验，操作过程复杂，磨削效率低，刀具磨削质量无保障，无法满足高质量磨削效果的要求，且对操作人员存在安全隐患。由此可见，设计出一种基于在线视觉检测反馈的刀具磨削情况，可对刀具实现高精度自动磨削的技术方案，是目前急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种单视觉在线检测刀具磨削系统及其方法，该刀具磨削系统及方法基于单视觉在线检测刀刃外轮廓反映的磨削情况，对待磨刀具实现了自动磨削控制。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种单视觉在线检测刀具磨削系统，其特征在于：它包括刀具平台和磨具平台，其中：刀具平台上安装有刀具进给驱动装置，刀具进给驱动装置上安装有刀具旋转驱动装置，刀具旋转驱动装置的出力轴上安装有待磨刀具，刀具旋转驱动装置带动待磨刀具转动；待磨刀具的上方、下方分别设有视觉传感器、底光源；磨具平台上安装有磨头往复平移驱动装置，磨头往复平移驱动装置上安装有磨头旋转驱动装置，磨头旋转驱动装置的出力轴上安装有磨头，磨头上刚性安装有砂轮，磨头旋转驱动装置带动磨头旋转；待磨刀具上的待磨刀刃与磨头相向，且待磨刀具通过刀具进给驱动装置可朝磨头做接近与远离的直线进给运动；磨头往复平移驱动装置带动磨头旋转驱动装置和磨头一起沿与待磨刀具的进给运动方向垂直的方向做往复直线平移运动，磨具平台上、与待磨刀具上的待磨刀刃相对应的位置上安装有检测磨头平移位置来确定进退刀时刻的平移位置检测传感器；刀具进给驱动装置、刀具旋转驱动装置、磨头往复平移驱动装置、磨头旋转驱动装置、平移位置检测传感器和底光源均通过运动控制卡与计算机连接，视觉传感器与计算机连接。

一种所述的单视觉在线检测刀具磨削系统实现的单视觉在线检测刀具磨削方法，其特征在于，它包括如下步骤：

1)通过控制所述刀具进给驱动装置，令待磨刀具移动至检测位置；

2)所述视觉传感器捕获待磨刀具上的待磨刀刃的实际外轮廓图像并反馈给所述计算机；

3)所述计算机通过对比待磨刀刃的实际外轮廓与目标外轮廓之间的差异，计算得到磨削量，并根据磨削量大小给出磨削控制策略；

4)通过控制所述刀具进给驱动装置，令待磨刀具移动至磨削位置；

5)所述刀具进给驱动装置根据磨削控制策略确定进给量；

6)通过所述平移位置检测传感器检测所述磨头的平移位置来确定进退刀时刻；

7)在进退刀时刻，所述刀具进给驱动装置带动待磨刀具完成进给动作，于是所述磨头开始对待磨刀刃的刃口进行磨削；

8)当一个磨削周期到达后，在进退刀时刻，所述刀具进给驱动装置带动待磨刀具朝与进给方向相反的方向动作，使待磨刀刃离开所述砂轮；