刀具檢測系統及方法

2023-10-30 05:27:27 1

專利名稱：刀具檢測系統及方法
技術領域：
本發明涉及一種檢測系統及方法，特別涉及一種刀具檢測系統及方法。
背景技術：
在印刷電路板鑽孔機更換刀具時，操作者需要進行兩道量測，即首先對刀具的刀
徑進行量測，以判斷是否為控制器所指定的刀具；然後再對刀具的偏擺值進行量測，以判斷
刀具是否發生偏擺。如果發現刀徑不符，則需要更換刀具。如果發現刀具產生偏擺，則需要
檢查刀具安裝是否發生問題，或者檢查所述印刷電路板鑽孔機的主軸機構是否發生問題，
並據此對其進行調整，以避免所述刀具產生偏擺誤差，從而得到更高的加工精度。 上述兩道量測均通過刀具測量儀來完成，其會浪費大量的工作時間，導致加工效
率不高。

發明內容
鑑於以上內容，有必要提供一種快速的刀具檢測系統及方法，以節省工作時間，提 高加工效率。 —種刀具檢測系統，用於檢測一數控工具機的刀具，所述刀具檢測系統包括一雷射
感測器及一控制器，所述雷射感測器包括一發射器及一接收器，所述發射器用於以一第一
頻率發射一雷射，所述控制器用於判斷所述刀具在所述發射器與接收器之間上下移動過程
中所述接收器所接收到的雷射的頻率，並將接收器所接收到的雷射的頻率小於所述第一頻
率的瞬間所述刀具的位置記錄為第一位置、將接收器所接收到的雷射的頻率等於零的瞬間
所述刀具的位置記錄為第二位置，以及根據所述刀具的第一位置及第二位置的坐標差以判
斷所述刀具是否發生偏擺。 —種刀具檢測方法，包括以下步驟 移動一數控工具機的主軸以將所述數控工具機的一刀具移動到一雷射感測器的正上 方，並控制所述數控工具機的主軸轉速達到一預設的速度，其中所述雷射感測器包括一發射 器及一接收器； 通過一控制器開啟所述發射器以一第一頻率發射一雷射； 將所述數控工具機的主軸逐漸下移，同時所述控制器判斷所述接收器接收到所述激 光的頻率，當所述接收器所接收到雷射的頻率小於第一頻率的瞬間，所述控制器將此時所 述刀具的位置記錄為第一位置； 所述數控工具機的主軸繼續下移，同時所述控制器繼續判斷所述接收器接收到所述 雷射的頻率，當所述接收器接收到所述雷射的頻率等於零的瞬間，所述控制器將此時所述 刀具的位置記錄為第二位置； 所述控制器計算所述第一及第二位置在垂直方向上的坐標差值e工； 所述控制器判斷差值e工是否趨近於零，如果差值e i不趨近於零，則判斷此時所
述刀具發生偏擺並結束檢測；以及
如果差值e工趨近於零，則判斷此時所述刀具未發生偏擺。 上述刀具檢測系統及方法通過所述發射器發射雷射至所述刀具，並通過所述控制 器運算所述接收器接收到所述雷射的頻率，同時對所述刀具的位置進行運算，可以快速的 對所述刀具進行檢測，節省了加工時間，提高了加工效率。


圖1為本發明刀具檢測系統的較佳實施方式的方框圖。 圖2為圖1中所述刀具、凹槽及雷射感測器的立體圖。 圖3-1及3-2為本發明刀具檢測方法的較佳實施方式的流程圖。
具體實施例方式
下面結合附圖及較佳實施方式對本發明作進一步詳細描述。 請參考圖1及圖2，本發明刀具檢測系統的較佳實施方式用於檢測一印刷電路板 鑽孔機1的一刀具IO在加工過程中是否有產生偏擺，還用於檢測所述刀具10的刀徑是否 設定正確。所述刀具檢測系統包括一雷射感測器12及一控制器14。所述雷射感測器12包 括一發射器120及一接收器122。所述控制器14包括一處理單元140及一存儲單元142。 所述印刷電路板鑽孔機1的機臺上還設置有一凹槽16，所述發射器120及接收器122對應 設置於所述凹槽16的兩端。 所述處理單元140用於控制所述發射器120以一第一頻率發射一感應信號，如一 雷射，並運算所述發射器120發射所述雷射的第一頻率及所述接收器122接收到所述雷射 的頻率，還用於運算所述刀具10的若干位置(坐標值)。所述存儲單元142用於存儲所述 刀具10的若干位置。 請繼續參考圖3，本發明刀具檢測方法的較佳實施方式包括以下步驟 步驟S1 :在所述印刷電路板鑽孔機1更換刀具IO之後，啟動所述印刷電路板鑽孔機l。 步驟S2 :通過控制所述印刷電路板鑽孔機1將所述刀具10移動到所述凹槽16的 正上方，同時啟動所述印刷電路板鑽孔機1的主軸開始旋轉以帶動所述刀具10也開始旋 轉，並檢查所述印刷電路板鑽孔機1的主軸轉速是否達到一預設的量測速度。如果所述印 刷電路板鑽孔機l的主軸轉速尚未達到其預設的量測速度，則等待。如果所述印刷電路板 鑽孔機1的主軸轉速達到其預設的量測速度，則執行步驟S3。其中，所述刀具10位於所述 發射器120與接收器122之間的連線的垂直平分線上。 步驟S3 :通過所述控制器14開啟所述雷射感測器12，以使得所述發射器120以第 一頻率發射所述雷射。此時，所述接收器122接收到所述雷射的頻率等於第一頻率。
步驟S4 :將所述印刷電路板鑽孔機1的主軸沿圖2中Z軸方向逐漸下移，同時所述 處理單元140運算由所述接收器122所接收到所述雷射的頻率並判斷其與所述第一頻率之 間的關係，當所述接收器122所接收到雷射的頻率剛剛小於第一頻率時，所述處理單元140 計算此時所述刀具10的位置，記為第一位置a，並將其存儲於所述存儲單元142內。此時， 所述發射器120所發出的雷射剛剛接觸到所述刀具10。 步驟S5 :所述處理單元140繼續判斷由所述接收器122所接收到所述雷射的頻率，當其剛剛變為零時，所述處理單元140計算此時所述刀具10的位置，記為第二位置b，並 將其存儲於所述存儲單元142內。此時，所述發射器120所發出的雷射全部接觸到所述刀 具10。 步驟S6 :所述處理單元140計算所述第一及第二位置a與b在Z軸方向上的坐標 差值^。 步驟S7 :所述處理單元140判斷差值e工是否趨近於零。 步驟S8 :如果差值e工趨近於零，也就是說，由所述發射器120所發出的雷射剛剛 接觸到所述刀具10的時候，該雷射也同時在所述刀具10的轉動過程中全部接觸到所述刀 具IO，此時即代表所述刀具IO在轉動過程中沒有發生偏擺，即所述刀具IO在轉動過程中的 所有位置處的軸線重合，之後執行步驟SIO。 步驟S9 :如果差值e工不趨近於零，也就是說，由所述發射器120所發出的雷射剛 剛接觸到所述刀具10的時候，該雷射並不能同時在所述刀具10的轉動過程中全部接觸到 所述刀具IO，此時即代表所述刀具IO在轉動過程中發生偏擺，即所述刀具IO在轉動過程中 的所有位置處的軸線不重合，則所述刀具檢測方法結束，需要操作者停機進行調整。
步驟SIO :所述印刷電路板鑽孔機1的主軸繼續沿Z軸下移一預設距離m，所述預 設距離m小於所述刀具10的高度。 步驟Sll :所述印刷電路板鑽孔機1的主軸停止下移，所述處理單元140計算此時 所述刀具10的位置，記為第三位置c，並將其存儲於所述存儲單元142內。此時，由於所述 刀具IO在轉動過程中沒有發生偏擺，則此時所述發射器120所發出的雷射接觸到所述刀具 10的正中間位置，即所述刀具10的軸線位置。 步驟S12 :所述印刷電路板鑽孔機1的主軸沿圖2中Y軸逐漸向前平移。
步驟S13 :所述處理單元140判斷所述接收器122是否接收到由所述發射器120所 發射的雷射。如果所述接收器122未接收到所述雷射，即所述接收器接收到雷射的頻率為 零，則所述印刷電路板鑽孔機1的主軸繼續沿Y軸向前平移；如果所述接收器122接收到所 述雷射，即所述接收器122接收到雷射的頻率不為零，則執行步驟S14。
步驟S14 :所述處理單元140計算所述接收器122剛剛接收到所述雷射的時刻所 述刀具10的位置，即所述接收器122接收到雷射的頻率不為零的瞬間，記為第四位置d，並 將其存儲於所述存儲單元142內。 步驟S15 :所述處理單元140計算所述第三及第四位置c與d在Y軸方向上的坐
標差值r，此時，由於所述刀具10在轉動過程中沒有發生偏擺，且所述刀具10位於第三位置
c時，所述發射器120所發出的雷射接觸到所述刀具10的軸線位置；所述刀具10位於第四
位置d時，所述發射器120所發出的雷射剛剛接觸不到所述刀具10的邊緣，因此所述坐標
差值r即代表所述刀具10的半徑，如此，所述刀具10的直徑即為(2Xr)。 步驟S16 :所述處理單元140判斷所述印刷電路板鑽孔機1內所設定的刀具的直
徑是否等於(2Xr)。 步驟S17 :如果設定的刀具直徑等於(2Xr)，則得知此時所選擇的刀具10選擇正 確，檢測完成。 步驟S18 :如果設定的所述刀具10的直徑不等於(2Xr)，則得知此時所選擇的刀 具10不正確，則檢測結束，並需要操作者停機更換刀具。
其中，上述步驟S12中，亦可控制所述印刷電路板鑽孔機1的主軸沿Y軸方向逐漸 後移，如果所述接收器122未接收到所述雷射，則所述印刷電路板鑽孔機1繼續後移；如果 所述接收器122接收到所述雷射，則執行步驟S14。 上述刀具檢測系統及方法以同時檢測所述刀具10是否產生偏擺及測量所述刀具 10的刀徑為例進行說明，該刀具檢測系統及方法也可以單獨用於檢測所述刀具10是否產 生偏擺或測量所述刀具10的刀徑。同時，本實施方式以所述刀具檢測系統及方法應用於所 述印刷電路板鑽孔機1的刀具10為例進行說明，其他實施方式中，所述刀具檢測系統及方 法還可以用於檢測其他數控工具機的刀具。 上述刀具檢測系統及方法通過所述發射器120發射雷射至所述刀具10，並通過所 述處理單元140運算所述接收器142接收到所述雷射的頻率，同時對所述刀具10的位置進
行運算，從而可以快速的檢測所述刀具io在加工過程中是否有產生偏擺以及檢測所述刀
具10的刀徑是否具有誤差，節省了加工時間，提高了加工效率。
權利要求
一種刀具檢測系統，用於檢測一數控工具機的刀具，所述刀具檢測系統包括一雷射感測器及一控制器，所述雷射感測器包括一發射器及一接收器，所述發射器用於以一第一頻率發射一雷射，所述控制器用於判斷所述刀具在所述發射器與接收器之間上下移動過程中所述接收器所接收到的雷射的頻率，並將接收器所接收到的雷射的頻率小於所述第一頻率的瞬間所述刀具的位置記錄為第一位置、將接收器所接收到的雷射的頻率等於零的瞬間所述刀具的位置記錄為第二位置，以及根據所述刀具的第一位置及第二位置的坐標差以判斷所述刀具是否發生偏擺。
2. 如權利要求1所述的刀具檢測系統，其特徵在於所述控制器還用於在所述刀具水 平移動過程中將所述刀具位於所述發射器及接收器之間的連線的中點時的位置記錄為第 三位置、將接收器所接收到的雷射的頻率不等於零的瞬間的位置記錄為第四位置，以及根 據所述刀具的第三位置及第四位置的坐標差以測量所述刀具的刀徑。
3. 如權利要求1或2所述的刀具檢測系統，其特徵在於所述數控工具機為一印刷電路 板鑽孔機。
4. 一種刀具檢測系統，用於檢測一數控工具機的刀具，所述刀具檢測系統包括一雷射感 測器及一控制器，所述雷射感測器包括一發射器及一接收器，所述發射器用於以一第一頻 率發射一雷射，所述控制器用於判斷所述刀具在所述發射器與接收器之間水平移動過程中 所述接收器所接收到的雷射的頻率，並將所述刀具位於所述發射器及接收器之間的連線的 中點時所述刀具的位置記錄為位置c、將接收器所接收到的雷射的頻率不等於零的瞬間所 述刀具的位置記錄為位置d，以及根據所述刀具的位置c及d的坐標差以測量所述刀具的刀徑。
5. 如權利要求4所述的刀具檢測系統，其特徵在於所述數控工具機為一印刷電路板鑽孔機。
6. —種刀具檢測方法，包括以下步驟移動一數控工具機的主軸以將所述數控工具機的一刀具移動到一雷射感測器的正上方，並 控制所述數控工具機的主軸轉速達到一預設的速度，其中所述雷射感測器包括一發射器及一 接收器；通過一控制器開啟所述發射器以一第一頻率發射一雷射；將所述數控工具機的主軸逐漸下移，同時所述控制器判斷所述接收器接收到所述雷射的 頻率，當所述接收器所接收到雷射的頻率小於第一頻率的瞬間，所述控制器將此時所述刀 具的位置記錄為第一位置；所述數控工具機的主軸繼續下移，同時所述控制器繼續判斷所述接收器接收到所述雷射 的頻率，當所述接收器接收到所述雷射的頻率等於零的瞬間，所述控制器將此時所述刀具 的位置記錄為第二位置；所述控制器計算所述第一及第二位置在垂直方向上的坐標差值^ ;所述控制器判斷差值^是否趨近於零，如果差值^不趨近於零，則判斷此時所述刀 具發生偏擺並結束檢測；以及如果差值e工趨近於零，則判斷此時所述刀具未發生偏擺。
7. 如權利要求6所述的刀具檢測方法，其特徵在於所述刀具檢測方法還包括以下步驟所述數控工具機的主軸繼續下移一預設距離；所述數控工具機的主軸停止下移，所述控制器將此時所述刀具的位置記錄為第三位置；所述數控工具機的主軸沿水平方向逐漸前移或後移，同時所述控制器判斷所述接收器接 收到所述雷射的頻率是否為零，如果所述接收器接收到所述雷射的頻率為零，則所述數控 工具機的主軸對應繼續前移或後移；如果所述接收器接收到所述雷射的頻率不為零，所述控制器將此時所述刀具的位置記 錄為第四位置；以及所述控制器計算所述第三及第四位置在水平方向上的坐標差值r。
8. —種刀具檢測方法，包括以下步驟移動一數控工具機的主軸以將所述數控工具機的一刀具移動到一雷射感測器的正中間，並 控制所述數控工具機的主軸轉速達到一預設的速度，其中所述雷射感測器包括一發射器及一 接收器，所述發射器與接收器之間的連線的中點為所述雷射感測器的正中間；通過一控制器開啟所述雷射感測器以一第一頻率發射一雷射；所述控制器將此時所述刀具的位置記錄為位置c ;所述數控工具機的主軸沿水平方向逐漸向前平移或向後平移，同時所述控制器判斷所述 接收器接收到所述雷射的頻率，如果所述接收器接收到所述雷射的頻率為零，則所述數控 工具機的主軸繼續向前平移或向後平移；如果所述接收器接收到所述雷射的頻率不為零，所述控制器將此時所述刀具的位置記 錄為位置d;以及所述控制器計算所述位置c及d在水平方向上的坐標差值r。
9. 如權利要求8所述的刀具檢測方法，其特徵在於所述刀具檢測方法還包括以下步驟所述控制器判斷所述數控工具機內所設定的刀具直徑是否等於2r，如果設定的刀具直徑 等於2r，則得知此時所選擇的刀具正確，如果設定的刀具直徑不等於2r，則得知此時所選 擇的刀具不正確。
全文摘要
一種刀具檢測系統，用於檢測一數控工具機的刀具，所述刀具檢測系統包括一雷射感測器及一控制器，所述雷射感測器包括一發射器及一接收器，所述發射器用於以一第一頻率發射一雷射，所述控制器用於判斷所述刀具在所述發射器與接收器之間上下移動過程中所述接收器所接收到的雷射的頻率，並將接收器所接收到的雷射的頻率小於所述第一頻率的瞬間所述刀具的位置記錄為第一位置、將接收器所接收到的雷射的頻率等於零的瞬間所述刀具的位置記錄為第二位置，以及根據所述刀具的第一位置及第二位置的坐標差以判斷所述刀具是否發生偏擺。本發明還提供了一種刀具檢測方法。
文檔編號B23Q17/24GK101780649SQ20091030023
公開日2010年7月21日 申請日期2009年1月16日 優先權日2009年1月16日
發明者邱文志 申請人:鴻富錦精密工業(深圳)有限公司;賜福科技股份有限公司