[发明专利]运动中测量刀具直径的电路

说明书

本发明涉及一种运动中测量刀具直径的电路，所述电路包括现场可编程逻辑器件(FPGA)，所述可编程逻辑器件通过光电传感器获取光电感应信号，并对所述光电感应信号的进行多组滤波器设定不同程度的滤波，找到变化的刀具前沿锁存P1、滤波前沿锁存P2、刀具后沿锁存P3、滤波后沿锁存P4，并用硬件锁存位置信息，完整找到刀具的前沿锁存P1、滤波前沿锁存P2、后沿锁存P3、滤波后沿锁存P4，通过刀具平均直径公式：(P3+P4)/2‑(P1+P2)/2进行运算，快速精准地测试刀具直径。本发明使用分阶段滤波的方法，找到信号抖动变化的前后，使用硬件方法锁存多个位置，从而合并计算出准确的数据，且锁定速度可达ns级，在较高的速度下一次完成，可实现更快的换刀动作，提高加工效率。

技术领域

本发明涉及刀具检测技术领域，特别涉及一种运动中测量刀具直径的电路。

背景技术

CN201620761979.9公开了一种数控机床刀具测量系统，它的目的是提供一种铣刀、钻头等刀具的通用直径测量、具有较高的性价比的数控机床刀具测量系统。该技术方案:所述数控机床刀具测量系统，包括：用于检测刀具位置状态的刀检传感器、随数控机床平台位移产生脉冲的位置检测装置、以及基于FPGA平台设计的刀检控制卡，所述刀检控制卡包括主控单元，所述主控单元接收刀检传感器及位置检测装置的信号，根据刀检传感器信号对位置检测装置的脉冲计数，并根据该计数量获得数控机床平台位移量及刀具待测参数。所述刀检控制卡还包括位置信号处理电路，所述位置信号处理电路设置于位置检测装置与主控单元之间，其接收位置检测装置的信号，对其进行滤波、漏项检测及去噪处理后将其传输至主控单元：所述位置信号处理电路包括滤波器，所述滤波器为FIR滤波器；所述位置信号处理电路包括用于检测位置各相是否为差分信号、数控机床各轴是否均为差分信号的漏相检测电路；所述刀检控制卡还包括刀径信号处理电路，所述刀径信号处理电路设置于刀检传感器及主控单元之间，其接收刀检传感器信号，捕获对应于刀具实际直径的脉冲信号并将其传输至主控单元。所述刀检传感器包括分别设置于数控机床多个加工头上的多路，所述刀径信号处理电路包括分别与多路刀检传感器连接的多个；该系统还包括用于发送刀检指令及显示刀具测量结果的上位机，所述刀检控制卡还包括分别与上位机及主控单元连接，实现两者通讯的串口通讯模块。其不足之处是:现有的方案有一些是软件采集光电感应器反馈，通过位置来计算。这种方案的缺点是软件响应的速度慢，一般在us级。如果要达到足够的精度，速度就要比较慢，影响生产效率。另外一些方案是通过单次的位置捕获，来回运动几次找到位置。这种方法是效率慢，不同方向也会有编码器反馈的位置误差。

发明内容

本发明的目的是提供一种使用硬件逻辑方法(现场可编程逻辑器件FPGA)通过对光电感应信号的进行多组不同程度的滤波，找到变化沿，并且使用硬件锁存位置信息，完整找到刀具的内轮廓和外轮廓，进行运算，从而达到快速精准地测试直径的运动中测量刀具直径的电路。

本发明的技术解决方案是所述运动中测量刀具直径的电路，其特殊之处在于，所述电路包括现场可编程逻辑器件(FPGA)，所述可编程逻辑器件通过光电传感器获取光电感应信号，并对所述光电感应信号的进行多组滤波器设定不同程度的滤波，找到变化的刀具前沿锁存P1、滤波前沿锁存P2、刀具后沿锁存P3、滤波后沿锁存P4，并用硬件锁存位置信息，完整找到刀具的前沿锁存P1、滤波前沿锁存P2、后沿锁存P3、滤波后沿锁存P4，进行运算，快速精准地测试刀具直径。

作为优选：所述刀具前沿与所述刀具后沿的输入端分别接入接受编码器信号的计数器和接入接受光电感应信号的多组滤波器；所述刀具前沿与所述刀具后沿的输出端接入合并计算模块。

作为优选：所述计算模块包括：计算出刀具外轮廓：P4-P1；刀具内轮廓：P3-P2；刀具平均直径：(P3+P4)/2-(P1+P2)/2；式中：P1—前沿锁存，P2—滤波前沿锁存，P3—后沿锁存，P4—滤波后沿锁存。

作为优选：所述光电传感器选用直线光栅位置传感器或旋转编码器。

作为优选：包括以下步骤：