影像測量刀具裝置的製作方法

2023-10-30 05:46:37 3

本實用新型涉及光電測量領域，尤指一種影像測量刀具裝置。

背景技術：

在刀具專業化生產商和刀具修磨廠對刀具的測量時,需要對刀具的直徑、長度、切削刃間距、前角、后角、螺旋角、主偏角、副偏角等各種尺寸的精確測量。普通影像測量儀對刀具進行測量時需對刀具進行多次裝夾才能滿足上述多個角度的尺寸測量，多次裝夾避免不了裝夾產生的誤差，相關的應用於刀具形狀公差、位置公差、直徑的測量技術，大多由人工採用機械或是電子遊標卡尺進行抽檢測量，這種人工測量方法的效率較低。

目前還有一些二維刀具測量儀，以天津天門精機公司生產的對刀儀為例，它由傳感器系統、機械系統組成。傳感器包括一個CCD相機、直線光柵尺；機械系統包括兩個線運動、一個迴轉運動，都是手動調節。測量時，將刀具安裝在主軸上，通過人眼觀察投影屏或者CCD呈現的刀具圖像，手動調節使刀具處於最佳測量位置，光柵尺記錄下二維位置坐標(x,y)，通過軟體分析、計算得到測量結果。它只能測量二線平面幾何參數，由於機械系統、傳感器和測量軟體功能的限制，測量功能和精度十分有限，對於像刀具的某些特殊的角度：前角、后角、螺旋角、主偏角、副偏角、齒距、芯厚、橫刃、齒隙角、軸向和徑向跳動等，還是無法檢測準確數據，對於刀具設計，刀具製造行業仍然無法滿足需求。

技術實現要素：

為解決上述問題，本實用新型提供一種影像測量刀具裝置。

為實現上述目的，本實用新型採用如下的技術方案是：一種影像測量刀具裝置，包括鈑金儀器座、顯示器、電腦主機、滑鼠鍵盤、控制臺，所述的控制臺、滑鼠鍵盤、電腦主機和顯示器設於鈑金儀器座上，所述的滑鼠鍵盤和顯示器分別與電腦主機連接，電腦主機與控制臺連接，還包括工作檯移動機構、升降機構、工作檯面、玻璃塊、夾持待測刀具的夾具、底光源板、橫向圖像採集裝置、縱向圖像採集裝置，所述的工作檯移動機構和升降機構設於控制臺上並與控制臺連接，所述的工作檯面設於工作檯移動機構上方，所述的玻璃塊設於工作檯面上表面，所述的夾持待測刀具的夾具設於玻璃塊中部，所述的縱向圖像採集裝置固定於升降機構上並設於夾持待測刀具的夾具上方，所述的橫向圖像採集裝置通過角度旋轉裝置沿縱向圖像採集裝置軸心旋轉連接，所述的縱向圖像採集裝置包括縱向鏡頭表面燈、縱向鏡頭和縱向攝錄機，所述的橫向圖像採集裝置包括橫向轉角鏡頭表面燈、橫向轉角鏡頭、橫向攝錄機，所述的底光源板設於工作檯面上並設於縱向攝像鏡頭一側。

優選地，所述的角度旋轉裝置包括旋轉拉手、旋轉驅動部分和角度調節限定部分，所述旋轉驅動部分包括旋轉氣缸，所述角度調節限定部分包括底座、固定套、轉動套、封蓋、轉軸、限位塊、第一外齒圈、第二外齒圈、軸向擋板、固定塊及轉動塊；所述旋轉氣缸的驅動軸與轉軸的一端相連接，所述底座和固定套均通過軸承依次套裝在轉軸的氣缸連接端，所述第一外齒圈套在轉軸外側並固裝在固定套側部，所述第二外齒圈套在轉軸外側並固裝在第一外齒圈側部，在第一外齒圈和第二外齒圈軸向方向上留有間隙，且第一外齒圈和第二外齒圈的齒形和齒數均相同，在軸向投影方向上，第一外齒圈的外齒與第二外齒圈的外齒交錯設置，且第一、第二外齒圈的外齒之間相差半個相鄰齒間夾角；所述軸向擋板套在轉軸外側並固裝在第二外齒圈側部，在軸向擋板上設置有開口槽；所述封蓋套裝在軸向擋板外側的轉軸上，封蓋相對於轉軸可軸向移動和繞轉軸轉動；所述第一外齒圈和第二外齒圈的軸向中心線與轉軸的軸向中心線相重合；所述限位塊 固裝在第一外齒圈和第二外齒圈內側面所對應的轉軸上，所述固定塊、轉動塊均位於第一外齒圈、第二外齒圈內側面與轉軸之間的環形空間內，且固定塊和轉動塊分別位於限位塊的兩側，固定塊與軸向擋板固定連接，轉動塊通過連接杆與封蓋相固接，所述連接杆通過軸向擋板的開口槽與封蓋相連接；所述轉動套位於固定套與封蓋之間，旋轉拉手套於轉動套外，且轉動套與封蓋相固接，所述第一外齒圈、第二外齒圈及軸向擋板均位於轉動套內部，在轉動套內壁上設置有內齒，內齒的齒形與第一外齒圈、第二外齒圈的齒形相同；所述轉動套內齒分別與第一外齒圈、第二外齒圈相嚙合配合；所述轉動套軸向中心線與轉軸的軸向中心線相重合。

優選地，所述的工作檯移動機構包括相互垂直的X向絲杆和Y向絲杆，所述的X向絲杆和Y向絲杆上分別設有X向調節軸和Y向調節軸。

優選地，所述的升降機構上設有升降手輪。

優選地，所述的工作檯面採用金屬製成，工作檯面的尺寸為404x228mm。

優選地，所述的玻璃塊尺寸為260x160mm。

優選地，所述的工作檯移動機構運行行程為200x100mm。

優選地，所述的縱向鏡頭和橫向鏡頭的變焦物鏡解析度為0.7-4.5X；所述的縱向鏡頭和橫向鏡頭的變焦物鏡視頻總倍率為30X-230X。

優選地，所述的底光源板、縱向鏡頭表面燈和橫向轉角鏡頭表面燈均使用LED，所述的LED尺寸為7至1.1mm。

一種影像測量刀具裝置測量方法，包括下列步驟：

(1)將待測刀具固定在夾持待測刀具的夾具上，使前刀面面向橫向鏡頭，背向底光源板；

(2)利用電腦主機通過控制臺分別對工作檯移動機構進行水平方向左右前後移動控制和對升降機構上下移動控制，工作檯移動機構使工作檯面沿X向或Y向移動和升降機構上下移動，在工作檯面移動過程中使工作檯面上方的縱向鏡頭和橫向鏡頭實時提取輪廓圖像中刀具兩側的輪廓線，求解兩直線夾角，角度旋轉裝置使橫向圖像採集裝置繞縱向圖像採集裝置轉動，橫向圖像採集裝置在轉動過程中實時提取輪廓圖像中刀具兩側的輪廓線，求解兩直線夾角，使刀具轉動到該夾角的最小測量位置，從而確定刀具角度的最佳測量位置，從而實現刀具五個軸的測量；

(3)利用縱向圖像採集裝置和橫向圖像採集裝置採集刀具的輪廓圖像，並將其送入電腦主機，電腦主機內的刀具測量處理單元，刀具測量處理單元可以將刀具真實圖像與此工件的CAD圖紙進行比較，並能測量差值，刀具測量處理單元還具有仿形功能，即根據測量數據生成CAD圖紙；

(4)電腦主機中的刀具測量處理單元除了具備測量的常用功能外，增加視頻區的十字線對位功能，通過鍵盤方向鍵調節十字線可以快速的測量出刀口的角度，可以通過鍵盤數字鍵1、2快速切換橫向鏡頭和縱向鏡頭，從而能從不同角度和方向觀測被測物體，在測量工作區域中，增加了六個快速檢測距離的功能，點到點的距離、點到直線的距離、線到線的距離、圓心到直線的距離、圓心到圓心的距離、圓環的厚度。

本實用新型的有益效果在於：本實用新型由縱向鏡頭和可旋轉的180度橫向鏡頭組成，通過一次裝夾即可實現X軸、Y軸、Z軸等多個軸的測量，一次裝夾即可以完成對刀具的直徑、長度、切削刃間距、前角、后角、螺旋角、主偏角、副偏角等各種尺寸的精確測量；同時 此款刀具測量軟體除了具備測量軟體的常用功能外，還增加視頻區的十字線對功能，通過鍵盤方向鍵調節下十字線可以快速的測量出刀口的角度，可以360度旋轉。可以通過鍵盤數字鍵1、2快速刀換縱向鏡頭和橫向鏡頭，從而能從不同角度和方向觀測被測刀具，增加輔助測量工具磨針機，轉動刀具可對刀具的刃口角度跳動進行測量觀測。

傳統的高速鋼刀具、螺紋刀具的前角、后角都是由工具機保證的，沒有有效的測量手段，因此刀具製造精度很不穩定。利用本實用新型可以快速、準確的測量出刀具(如整體硬質合金銑刀)周齒的前用、后角、奇數齒芯厚等幾何參數，大大提高了工廠數控刀具大批量生產情況下的質量穩定性和一致性。角度旋轉裝置使橫向鏡頭可以繞縱向鏡頭旋轉，工作檯移動機構配合橫向鏡頭可以繞縱向鏡頭可以實現五個軸的測量，角度旋轉裝置且避免了多次裝夾造成的重複定位誤差，極大的提高了測量精度與效率；本實用新型放大率高達240倍，可以清晰的分辨刀具或者精密零件的輪廓；並且可直接測量刀具幾何參數，可大大提高刀具或者精密零件大批量生產時的質量穩定性和一致性。

附圖說明

圖1是本實用新型結構圖。

圖2是本實用新型配合磨針機後的結構圖。

圖3是本實用新型角度旋轉裝置的結構圖。

圖4是本實用新型圖3的剖開圖。

標註說明：1.電腦主機；2.控制臺；3.Y向調節軸；4.X向調節軸；5.工作檯面；6.玻璃塊；7.橫向轉角鏡頭表面燈；8.橫向鏡頭；9.橫向攝錄機；10.旋轉拉手；11.縱向鏡頭；12.縱向攝錄機；13.縱向鏡頭表面燈；14.升降機構；15.升降手輪；16.底光源板；17.夾持待測刀具的夾具；18.工作檯移動機構；19.角度旋轉裝置；191. 旋轉氣缸；192.底座；193.固定套；194.轉動套；195.封蓋；196.轉軸；197.軸承；198.限位塊；199.第一外齒圈；1910.第二外齒圈；1911.軸向擋板；1913.轉動塊；20.顯示器；21.鈑金儀器座；22.滑鼠鍵盤；23.磨針機。

具體實施方式

請參閱圖1-4所示，本實用新型關於一種影像測量刀具裝置，包括鈑金儀器座21、顯示器20、電腦主機1、滑鼠鍵盤22、控制臺2，所述的控制臺2、滑鼠鍵盤22、電腦主機1和顯示器20設於鈑金儀器座21上，所述的滑鼠鍵盤22和顯示器20分別與電腦主機1連接，電腦主機1與控制臺2連接，還包括工作檯移動機構18、升降機構14、工作檯面5、玻璃塊6、夾持待測刀具的夾具17、底光源板16、橫向圖像採集裝置、縱向圖像採集裝置，所述的工作檯移動機構18和升降機構14設於控制臺2上並與控制臺2連接，所述的工作檯移動機構18運行行程為200x100mm，所述的工作檯面5設於工作檯移動機構18上方，所述的工作檯面5採用金屬製成，工作檯面5的尺寸為404x228mm，所述的玻璃塊6設於工作檯面5上表面，所述的玻璃塊6尺寸為260x160mm，採用玻璃塊使光照效果更好，所述的夾持待測刀具的夾具17設於玻璃塊6中部，所述的縱向圖像採集裝置固定於升降機構14上並設於夾持待測刀具的夾具17上方，所述的橫向圖像採集裝置通過角度旋轉裝置19沿縱向圖像採集裝置軸心旋轉連接，所述的縱向圖像採集裝置包括縱向鏡頭表面燈13、縱向鏡頭11和縱向攝錄機12，所述的橫向圖像採集裝置包括橫向轉角鏡頭表面燈7、橫向轉角鏡頭、橫向攝錄機9，所述的底光源板16設於工作檯面5上並設於縱向攝像鏡頭一側。

電腦主機1內安裝有刀具測量處理單元，刀具測量處理單元為本領域常規技術手段，刀具測量處理單元可以將刀具真實圖像與此工件的CAD圖紙進行比較，並能測量差值，刀具測量處理單元還具有仿形功能，即根據測量數據生成CAD圖紙；對於工件測量領域，雙鏡 頭測量系統為最先進的測量儀器，使用者將更容易獲得最佳的測量結果。

進一步地，所述的角度旋轉裝置19包括旋轉拉手10、旋轉驅動部分和角度調節限定部分，所述旋轉驅動部分包括旋轉氣缸191，所述角度調節限定部分包括底座192、固定套193、轉動套194、封蓋195、轉軸196、限位塊198、第一外齒圈199、第二外齒圈1910、軸向擋板1911、固定塊及轉動塊1913；所述旋轉氣缸191的驅動軸與轉軸196的一端相連接，所述底座192和固定套193均通過軸承197依次套裝在轉軸196的氣缸連接端，所述第一外齒圈199套在轉軸196外側並固裝在固定套193側部，所述第二外齒圈1910套在轉軸196外側並固裝在第一外齒圈199側部，在第一外齒圈199和第二外齒圈1910軸向方向上留有間隙，且第一外齒圈199和第二外齒圈1910的齒形和齒數均相同，在軸向投影方向上，第一外齒圈199的外齒與第二外齒圈1910的外齒交錯設置，且第一、第二外齒圈1910的外齒之間相差半個相鄰齒間夾角；所述軸向擋板1911套在轉軸196外側並固裝在第二外齒圈1910側部，在軸向擋板1911上設置有開口槽；所述封蓋195套裝在軸向擋板1911外側的轉軸196上，封蓋195相對於轉軸196可軸向移動和繞轉軸196轉動；所述第一外齒圈199和第二外齒圈1910的軸向中心線與轉軸196的軸向中心線相重合；所述限位塊198固裝在第一外齒圈199和第二外齒圈1910內側面所對應的轉軸196上，所述固定塊、轉動塊1913均位於第一外齒圈199、第二外齒圈1910內側面與轉軸196之間的環形空間內，且固定塊和轉動塊1913分別位於限位塊198的兩側，固定塊與軸向擋板1911固定連接，轉動塊1913通過連接杆與封蓋195相固接，所述連接杆通過軸向擋板1911的開口槽與封蓋195相連接；所述轉動套194位於固定套193與封蓋195之間，旋轉拉手10套於轉動套194外，且轉動套194與封蓋195相固接，所述第一外齒圈199、第二外齒圈1910及軸向擋板1911均位於轉動套194內部，在轉動套194內壁上設置有內齒，內齒的齒形與第一外齒圈199、第二外齒圈1910的齒形相 同；所述轉動套194內齒分別與第一外齒圈199、第二外齒圈1910相嚙合配合；所述轉動套194軸向中心線與轉軸196的軸向中心線相重合。

首先通過旋轉拉手10將轉動套194沿轉軸196向外拉動，此時的轉動套194內齒剛好位於第一外齒圈199與第二外齒圈1910之間的間隙內，此時的固定塊和轉動塊1913均處於初始位置，即固定塊和轉動塊1913剛好將限位塊198夾合在中間；手動轉動旋轉拉手10使轉動套194轉動，在封蓋195和連接杆的帶動下，轉動塊1913會隨著轉動套194一同繞轉軸196轉動，轉動塊1913移開限位塊198的同時，也和固定塊之間形成了一定的扇形空間，此時的限位塊198能夠跟隨轉軸196轉動的角度範圍，就是扇形空間的扇形角範圍；確定好角度後，繼續手動沿轉軸196向外拉動轉動套194，此時的轉動套194內齒與第二外齒圈1910相嚙合，進而限定了轉動套194軸向的位置，根據所要轉動的角度不同，由於單個外齒圈能夠調節的角度範圍最小單位為度，所以特殊情況下只需要第一外齒圈199就可滿足角度調整要求，此時可繼續手動沿轉軸196向內拉動轉動套194，轉動套194內齒與第一外齒圈199相嚙合，進而限定了轉動套194軸向的位置。

角度旋轉裝置19使橫向鏡頭8可以繞縱向鏡頭11旋轉，工作檯移動機構18配合橫向鏡頭8可以繞縱向鏡頭11可以實現五個軸的測量，角度旋轉裝置19且避免了多次裝夾造成的重複定位誤差，極大的提高了測量精度與效率。

所述的工作檯移動機構18包括相互垂直的X向絲杆和Y向絲杆，所述的X向絲杆和Y向絲杆上分別設有X向調節軸4和Y向調節軸3。

所述的升降機構14上設有升降手輪15。

一種影像測量刀具裝置測量方法，包括下列步驟：

(1)將待測刀具固定在夾持待測刀具的夾具17上，使前刀面面向橫向鏡頭8，背向底光源板16；

(2)利用電腦主機1通過控制臺2分別對工作檯移動機構18進行水平方向左右前後移動控制和對升降機構14上下移動控制，工作檯移動機構18使工作檯面5沿X向或Y向移動和升降機構14上下移動，在工作檯面5移動過程中使工作檯面5上方的縱向鏡頭11和橫向鏡頭8實時提取輪廓圖像中刀具兩側的輪廓線，求解兩直線夾角，角度旋轉裝置19使橫向圖像採集裝置繞縱向圖像採集裝置轉動，橫向圖像採集裝置在轉動過程中實時提取輪廓圖像中刀具兩側的輪廓線，求解兩直線夾角，使刀具轉動到該夾角的最小測量位置，從而確定刀具角度的最佳測量位置，從而實現刀具五個軸的測量；

(3)利用縱向圖像採集裝置和橫向圖像採集裝置採集刀具的輪廓圖像，並將其送入電腦主機1，電腦主機1內的刀具測量處理單元，刀具測量處理單元可以將刀具真實圖像與此工件的CAD圖紙進行比較，並能測量差值，刀具測量處理單元還具有仿形功能，即根據測量數據生成CAD圖紙；

(4)電腦主機1中的刀具測量處理單元除了具備測量的常用功能外，增加視頻區的十字線對位功能，通過鍵盤方向鍵調節十字線可以快速的測量出刀口的角度，可以通過鍵盤數字鍵1、2快速切換橫向鏡頭8和縱向鏡頭11，從而能從不同角度和方向觀測被測物體，在測量工作區域中，增加了六個快速檢測距離的功能，點到點的距離、點到直線的距離、線到線的距離、圓心到直線的距離、圓心到圓心的距離、圓環的厚度。

以上實施方式僅僅是對本實用新型的優選實施方式進行描述，並非對本實用新型的範圍進行限定，在不脫離本實用新型設計精神的前提下，本領域普通工程技術人員對本實用新型的技術方案作出的各種變形和改進，均應落入本實用新型的權利要求書確定的保護範圍內。