应用于圆锯片自动磨齿机的锯齿摄像装置及其使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种应用于圆锯片自动磨齿机的锯齿摄像装置及其使用方法，所述装置包括高压气腔体、圆周气幕块、补光灯珠孔、摄像头固定通孔、真空抽取管、高压吹气管、连接杆、回复弹簧和定位线圈；使用时，将两套装置分别安装在砂轮两侧，并按如下流程进行工作：锯齿拍摄与参数计算、锯齿磨损计算、锯齿参数选型评估、锯齿参数优化、锯齿修磨精度校验、锯片平面度评估。本发明专利技术装置具有排液工作可靠性高、对锯片无损伤、结构简单稳定、推广性好的特点，本发明专利技术的使用方法，具备全自动在线实现锯齿磨损检测、锯齿齿形优化、锯片平面度检测的能力；在自动磨齿机上加装本发明专利技术装置，使用本发明专利技术方法，可极大地增强自动磨齿机的修磨精度和智能化程度。程度。程度。

【技术实现步骤摘要】
应用于圆锯片自动磨齿机的锯齿摄像装置及其使用方法


[0001]本专利技术涉及一种锯齿摄像装置，尤其是涉及一种应用于圆锯片自动磨齿机的锯齿摄像装置及其使用方法。

技术介绍

[0002]在制造业的实际工作中，经常需要对板材、铸铁、玻璃、石材、塑料等材料进行切割。切割工序与车、铣、刨、磨、钳等工序一样，是制造业的基础性作业。圆锯片(简称“锯片”)是切割工序中的常用工具。锯片由中心基体和外缘锯齿组成。工作时锯片高速旋转，然后通过位于锯片边缘的锯齿实现对材料的切割。
[0003]自动磨齿机是圆锯片生产与使用相关行业的常用设备，可利用砂轮作为磨具对锯片齿形进行加工。磨齿机伴随着锯片的全生命周期：锯片生产时，其最后一道工序为开齿，即在锯片边缘磨齿一定形状的锯齿；锯片每使用一段时间后，锯片边缘的锯齿会变钝，此时需要自动磨齿机对锯齿进行修磨，以保持锯齿的锋利。
[0004]圆锯片的锯齿齿形有很多种，包括圆弧齿、狼牙齿、三角齿、高低齿、倒角齿等。每种锯齿齿形的锯齿参数是非常重要的，因为锯齿参数直接关系到锯片寿命、切割效率、切割精度、切割能耗等性能指标。
[0005]现在市面上的自动磨齿机在锯齿修磨过程中无法对齿形参数进行在线实时检测：由于锯齿修磨过程会散发大量热量，为避免热量导致的高温对圆锯片造成伤害，通常会使用皂角液等冷却液对其进行散热，因而修磨过程中圆锯片各处都会覆盖或残留大量冷却液，导致激光、图像等检测方式都无法精确地检测锯齿齿形参数。现在的常规做法是，等锯齿修磨完以后，将圆锯片拆卸下来，然后再使用图像检测仪、三坐标测量仪等工具进行离线式测量。
[0006]由于无法对锯齿齿形参数进行在线实时检测，因此自动磨齿机的锯齿修磨过程也就无法形成闭环反馈控制，这就意味着，自动磨齿机无法根据圆锯片的实际情况进行自适应磨齿调整(如调整磨齿进刀量、磨齿进刀速度等)，因而也就无法保证锯齿修磨精度。

技术实现思路

[0007]为了克服现有技术存在的不足，本专利技术提供了一种应用于圆锯片自动磨齿机的锯齿摄像装置及其使用方法，该装置可通过锯齿拍摄与图像处理方式在线识别锯齿参数，且该装置通过三重排液结构设计，排除冷却液进入被拍摄的锯齿区域，从而确保锯齿齿形参数检测的准确性。
[0008]为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0009]一种应用于圆锯片自动磨齿机的锯齿摄像装置，所述锯齿摄像装置包括高压气腔体、圆周气幕块、补光灯珠孔、摄像头固定通孔、真空抽取管、高压吹气管、连接杆、回复弹簧和定位线圈，所述高压气腔体与圆周气幕块相连通，所述摄像头固定通孔设置在高压气腔体及圆周气幕块的中心位置，所述补光灯珠孔位于圆周气幕块底部；所述真空抽取管、高压
吹气管均贯穿高压气腔体和圆周气幕块，且分别安装在摄像头固定通孔两侧；所述连接杆设置在高压气腔体上方，连接杆两端通过过盈配合方式分别与固定真空抽取管和高压吹气管固定；所述回复弹簧安装在高压气腔体上部腔壁内，且与真空抽取管同轴安装；定位线圈安装在高压气腔体上部腔壁内，且与高压吹气管同轴安装；
[0010]所述高压气腔体中心内开设一个环绕着摄像头固定通孔的环形空腔，高压气腔体两侧壁面各开设一个进气孔；所述圆周气幕块上半部分开设有围绕摄像头固定通孔外围圆周分布的若干个圆柱形通孔，且圆柱形通孔与高压气腔体环形空腔连通；圆周气幕块下半部分开设一个环形通孔，环形通孔的截面为倾斜结构。
[0011]作为优选，所述高压气腔体和圆周气幕块为底面直径相同的两圆柱体，且两者同轴安装。
[0012]作为优选，所述补光灯珠孔设置在圆周气幕块底部表面，且环绕摄像头固定通孔圆周外侧均匀分布。
[0013]作为优选，高压吹气管底部高于真空抽取管底部0.5毫米到1毫米。
[0014]作为优选，与定位线圈相对应部分的高压吹气管外面套有一层金属外管，且金属外管高度与定位线圈相等。
[0015]作为优选，真空抽取管底部设有抽取口，所述抽取口外形为台阶状，所述抽取口包括第一台阶线和第二台阶线，第一台阶线和第二台阶线宽度值相等；第一台阶线和第二台阶线的宽度为1毫米到3毫米。
[0016]本专利技术还提供了上述应用于圆锯片自动磨齿机的锯齿摄像装置的使用方法，将两套锯齿摄像装置分别安装在砂轮两侧，并按照如下流程进行工作：锯齿拍摄与参数计算、锯齿磨损计算、锯齿参数选型评估、锯齿参数优化、锯齿修磨精度校验、锯片平面度评估；
[0017]锯齿拍摄与参数计算：包括对修磨前和修磨后的锯齿分别进行拍摄与齿形参数计算，齿形参数计算过程包括锯齿边缘识别、锯齿特征点提取、以及锯齿参数计算；
[0018]锯齿磨损计算：将标准齿形与修磨前齿形做减法计算，以计算修磨前锯齿的前角、后角、齿背三项参数的磨损值；
[0019]锯齿参数选型评估：使用支持向量机SVM模型，将前角平均磨损值、后角平均磨损值、齿背平均磨损值三项参数作为SVM模型的输入参数，将锯齿参数选型恰当、锯齿参数选型不恰当作为SVM模型的输出参数，以此评判锯齿参数是否适应锯片工况；
[0020]锯齿参数优化：调整拟修磨的齿形参数的前角平均磨损值、后角平均磨损值、齿背平均磨损值；
[0021]锯齿修磨精度校验：将标准齿形与修磨后齿形做减法计算，以计算锯齿齿形参数的修磨误差；
[0022]锯片平面度评估：根据修磨后的齿宽、齿深两项参数，计算修磨后同一锯片上不同锯齿的平面度，进而判断修磨后的锯片是否合格。
[0023]作为优选，锯齿边缘识别，使用包括canny算子检测在内的算法，将锯齿最边缘的线条提取出来；锯齿特征点提取，提取容易通过图像识别出来的五个特征点；锯齿参数计算，通过五个特征点，计算后角α、前角γ、齿背Rb、齿宽T、齿深H五项参数；
[0024]锯齿磨损计算，将标准齿形的前角、后角、齿背三项参数，分别减去修磨前每个锯齿的前角、后角、齿背三项参数，然后将得到的所有锯齿的前角差值、后角差值、齿背差值分
别求平均，得到的前角平均磨损值Δγ、后角平均磨损值Δα、齿背平均磨损值ΔRb，表征了该圆锯片在上一轮切割作业中，前角、后角、齿背三项参数分别受到多少磨损。
[0025]作为优选，SVM模型表示如下：
[0026]T
[0027]w x+b＝0
[0028]上式中，x表示SVM模型的输入参数，w表示分类超平面的法向量，T表示向量的转置，b表示超平面相对原点的偏移；其中，输入参数x为前角平均磨损值Δγ、后角平均磨损值Δα、齿背平均磨损值ΔRb三项参数；
[0029]假设SVM模型输出参数为y，输出参数y的取值只有两种状态，用y＝+1表示锯齿参数选型恰当，y＝
‑
1表示锯齿参数选型不恰当；
[0030]每一张圆锯片，都能得出一个数据(x,y)，利用同类型的多个圆锯片，得出用以训练SVM模型的样本集，样本集表示为{(x1,y1),(x2,y2),
…
,(x
i
,y
i...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应用于圆锯片自动磨齿机的锯齿摄像装置，其特征在于：所述锯齿摄像装置包括高压气腔体、圆周气幕块、补光灯珠孔、摄像头固定通孔、真空抽取管、高压吹气管、连接杆、回复弹簧和定位线圈，所述高压气腔体与圆周气幕块相连通，所述摄像头固定通孔设置在高压气腔体及圆周气幕块的中心位置，所述补光灯珠孔位于圆周气幕块底部；所述真空抽取管、高压吹气管均贯穿高压气腔体和圆周气幕块，且分别安装在摄像头固定通孔两侧；所述连接杆设置在高压气腔体上方，连接杆两端通过过盈配合方式分别与固定真空抽取管和高压吹气管固定；所述回复弹簧安装在高压气腔体上部腔壁内，且与真空抽取管同轴安装；定位线圈安装在高压气腔体上部腔壁内，且与高压吹气管同轴安装；所述高压气腔体中心内开设一个环绕着摄像头固定通孔的环形空腔，高压气腔体两侧壁面各开设一个进气孔；所述圆周气幕块上半部分开设有围绕摄像头固定通孔外围圆周分布的若干个圆柱形通孔，且圆柱形通孔与高压气腔体环形空腔连通；圆周气幕块下半部分开设一个环形通孔，环形通孔的截面为倾斜结构。2.根据权利要求1所述应用于圆锯片自动磨齿机的锯齿摄像装置，其特征在于：所述高压气腔体和圆周气幕块为底面直径相同的两圆柱体，且两者同轴安装。3.根据权利要求1所述应用于圆锯片自动磨齿机的锯齿摄像装置，其特征在于：所述补光灯珠孔设置在圆周气幕块底部表面，且环绕摄像头固定通孔圆周外侧均匀分布。4.根据权利要求1所述应用于圆锯片自动磨齿机的锯齿摄像装置，其特征在于：高压吹气管底部高于真空抽取管底部0.5毫米到1毫米。5.根据权利要求1所述应用于圆锯片自动磨齿机的锯齿摄像装置，其特征在于：与定位线圈相对应部分的高压吹气管外面套有一层金属外管，且金属外管高度与定位线圈相等。6.根据权利要求1所述应用于圆锯片自动磨齿机的锯齿摄像装置，其特征在于：真空抽取管底部设有抽取口，所述抽取口外形为台阶状，所述抽取口包括第一台阶线和第二台阶线，第一台阶线和第二台阶线宽度值相等；第一台阶线和第二台阶线的宽度为1毫米到3毫米。7.一种权利要求1所述应用于圆锯片自动磨齿机的锯齿摄像装置的使用方法，其特征在于：将两套锯齿摄像装置分别安装在砂轮两侧，并按照如下流程进行工作：锯齿拍摄与参数计算、锯齿磨损计算、锯齿参数选型评估、锯齿参数优化、锯齿修磨精度校验、锯片平面度评估；锯齿拍摄与参数计算：包括对修磨前和修磨后的锯齿分别进行拍摄与齿形参数计算，齿形参数计算过程包括锯齿边缘识别、锯齿特征点提取、以及锯齿参数计算；锯齿磨损计算：将标准齿形与修磨前齿形做减法计算，以计算修磨前锯齿的前角、后角、齿背三项参数的磨损值；锯齿参数选型评估：使用支持向量机SVM模型，将前角平均磨损值、后角平均磨损值、齿背平均磨损值三项参数作为SVM模型的输入参数，将锯齿参数选型恰当、锯齿参数选型不恰当作为SVM模型的输出参数，以此评判锯齿参数是否适应锯片工况；锯齿参数优化：调整拟修磨的齿形参数的前角平均磨损值、后角平均磨损值、齿背平均磨损值；锯齿修磨精度校验：将标准齿形与修磨后齿形做减法计算，以计算锯齿齿形参数的修磨误差；
锯片平面度评估：根据修磨后的齿宽、齿深两项参数，计算修磨后同一锯片上不同锯齿的平面度，进而判断修磨后的锯片是否合格。8.根据权利要求7所述应用于圆锯片自动磨齿机的锯...

【专利技术属性】
技术研发人员：李芹，王利军，陈智鹏，陈立田，
申请(专利权)人：浙江缙云韩立锯业有限公司，
类型：发明
国别省市：