微小车床对刀装置及方法属于机械自动化技术领域，该装置包括：机床卡盘、刀架、刀具、导轨、第一CCD相机、反射镜、第一光源、第二CCD相机、第二光源和外部计算机；方法步骤为将水平方向的像素和垂直方向的像素分别进行标定，把含有实际距离信息的图像实时传输到外部计算机上；监控并调节刀具，使其靠近工件端面；通过技术和软件即可显示刀尖与工件端面回转中心的距离；根据得到的三个方向上的距离，手动调节工件和刀具间的距离或者利用计算机输出相应信号控制刀具与工件的相对运动，实现微小机床的高精度对刀。本发明专利技术利用图像测量技术实现对刀间隙的自动检测，以及对刀间隙的实时测量，降低了对刀的难度且能对加工过程进行更好的监测。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于机械自动化
，具体涉及ー种。
技术介绍
在高精度加工的过程中，对刀精度直接影响エ件的面形加工精度。由于目前待加エ的エ件尺寸越来越小，对车床的对刀精度越来越高，现有技术中常用的加工方式主要有普通车床和数控车床，而这两种方式中常用的对刀方法有试切法和自动对刀仪对刀。在高精度加工的过程中，如果采用传统的试切法，无论是X方向对刀还是Z方向对刀，在试车后，エ件都会发生塑性变形，而且试车车削量越大，变形越大 。使用自动对刀仪对刀时，其传感器的精度直接影响自动对刀仪的精度，要满足对刀的高精度要求，仅传感器的成本就很高。实际中所能得到的測量精度不完全取决于所配套数控系统的分辨率，还和机床传动系统误差、对刀棒的几何形状、加工精度以及装配质量等因素有夫。所以，要将自动对刀仪达到高精度的效果，难度很高。在对刀的过程中，普通车床和数控车床中只在X和Z方向对刀，Y方向靠安装刀具时手动调节刀尖的高度，来保证Y方向的要求。在安装刀具时，尽量使刀具进给方向经过エ件回转中心。试着对エ件端面进行车削，观察端面是否平整。若端面存有明显的突起，需要调整刀具的高度即刀具在Y方向的位置。而在高精密加过的过程中，存在以下问题首先，难以通过肉眼观察车削后的端面是否平整，来确定刀具的调节量。其次，即使用放大镜能观察到被车端面是否平整，但手动调节难以保证很小的刀具调节量。最后，由于存在塑性变形，仅凭端面是否平整难以确定刀尖进给方向是否经过回转中心。在微小车床加工系统中，刀尖进给方向即刀具所在X方向，必须经过エ件的回转中心。否则，刀具沿X方向进给量与エ件半径实际切削量会不一致，将难以保证小型エ件的形状精度。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供了ー种。本专利技术不对エ件进行车削，即不需要刀尖与エ件的实际接触，通过图像处理技术，保证各个方向的要求即微小车床中各个方向的对刀。本专利技术解决技术问题所采用的技术方案如下微小车床对刀装置，该装置包括机床卡盘、刀架、刀具和导轨，该装置还包括 第一 CCD相机、反射镜、第一光源、第二 CCD相机、第二光源和外部计算机；待加工的エ件装卡在机床卡盘上，刀具固定在刀架上；外部计算机控制机床卡盘和刀架沿导轨进行相对运动；反射镜位于待加工的エ件端面的正下方，第一光源发射出的光线经由反射镜反射至第一CCD相机中；第二光源发射出的光线照在待加工的エ件的端面，经反射后由第二 CCD相机接收；第一 CXD相机和第二 CXD相机采集到的图像传输到外部计算机上。微小车床对刀方法，该方法包括如下步骤步骤ー将第一 CXD相机获得图像的水平和竖直方向的像素以及第ニ CXD相机获得图像的水平和竖直方向的像素都进行标定，把两个CCD相机采集到的具有水平和垂直方向实际距离的图像实时传输到外部计算机上；步骤ニ 通过外部计算机监控并调节刀具，使其靠近エ件端面；通过图像处理技术和编制的相应软件，图像上即可显示刀尖与エ件端面回转中心的距离；步骤三根据得到的刀尖与エ件端面回转中心的距离，手动调节エ件和刀具间的距离或者利用计算机输出相应信号控制刀具与エ件的相对运动，实现微小机床的高精度对刀。本专利技术的有益效果是本专利技术实现了微小车床三维空间上的高精度对刀。不需要刀尖与エ件实际的接触，利用图像测量技术实现对刀间隙的自动检测，避免了试切时，刀具与エ件接触引起变形造成的误差，且能实现对刀间隙的实时测量。其中，CCD相机的应用， 代替了人眼，提高了对刀精度的稳定性，降低了对刀的难度且能对加工过程进行更好的监测。本专利技术适用于任何类型微小车床的对刀，例如微小型纵切车床的对刀，也适用于普通车床和数控车床。附图说明图I本专利技术微小车床对刀装置的结构示意图。图2本专利技术微小车床对刀装置中反射镜光路图。图3本专利技术微小车床对刀方法Z向间隙检测流程图。图4本专利技术微小车床对刀方法X和Y向间隙检测流程图。具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术做进ー步详细说明。如图I所示，微小车床对刀装置，该装置包括机床卡盘I、刀架3、刀具4和导轨，该装置还包括第一 (XD相机5、反射镜6、第一光源7、第二 (XD相机8、第二光源9和外部计算机；车床中平行于エ件2主轴方向为Z轴，エ件水平径向为X轴，取刀具远离エ件方向为正方向。按右手定则，垂直于X轴且垂直于Z轴的方向为Y方向。待加工的エ件2装卡在机床卡盘I上，刀具4固定在刀架3上；外部计算机控制机床卡盘I和刀架3在相应的导轨滑台上进行相对运动；两个(XD相机米用正交布置方式,如图2所不,第一 (XD相机5位于エ件2的正上方，沿Y轴布置，第二 CXD相机8沿Z方向正对于エ件端面布置；反射镜6位于待加工的エ件2端面的正下方，与Z轴夹角约成45°，第一光源7沿Z负方向照射，使光线通过反射镜6反射，被CXD相机8接收，采用背光照明，形成清晰的图像；第二光源9发射出的光线照在待加工的エ件2的端面后，经反射由第二 CXD相机8接收；第一 CXD相机5 和第二 CCD相机8采集到的图像传输到外部计算机上。微小车床对刀方法，包括如下步骤步骤ー将第一 CXD相机5获得图像的水平和竖直方向的像素以及第ニ CXD相机8获得图像的水平和竖直方向的像素都进行标定，即获得一个像素在水平和垂直方向代表的实际距离。把两个CCD相机采集到的具有水平和垂直方向实际距离的图像实时传输到外部计算机上；步骤ニ 通过外部计算机监控并调节刀具4，使其靠近エ件2端面；当看到刀尖出现时，点击软件上的Z向对刀,如图3所不,第一 (XD相机5在图像中心取一灰度像素,米用区域生长方式对エ件2的轮廓进行跟踪和提取，拟合エ件2端面所在的直线；根据エ件2与刀具4的位置信息，确定エ件2端面所在直线；通过エ件2轮廓对图像进行分割，求出刀具上距エ件2端面所在直线最近的点，并计算其距离，得出刀尖点距离エ件2端面沿轴向即Z向的间隙值，图像上即可显示刀尖与エ件2端面的距离；如图4所示，第二 CXD相机8在图像中心取一高灰度像素，采用区域生长方式对エ件2进行区域定位，提取エ件2轮廓，进行最小外接圆拟合，获得エ件2的回转中心和半径；同时对图像进行Sobel梯度变换并分割，利用エ件2定位信息，对非刀具像素进行排除，获得刀具4粗定位，提取刀面直线，并进行拟合获得交点，作为刀具尖点，从而得到刀尖点距离エ件中心沿Y向和X向的间隙值；步骤三根据得到的三个方向上，即X、Y和Z方向上的距离，手动调节エ件2和刀具4间的距离或者利用计算机输出相应信号控制刀具4与エ件2的相对运动，实现微小机 床的高精度对刀。本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.微小车床对刀装置，该装置包括机床卡盘(I)、刀架(3)、刀具(4)和导轨，其特征在于，该装置还包括第一 (XD相机(5)、反射镜(6)、第一光源(7)、第二 (XD相机(8)、第二光源(9)和外部计算机；待加工的エ件(2)装卡在机床卡盘(I)上，刀具(4)固定在刀架(3)上；外部计算机控制机床卡盘(I)和刀架(3)之间的进行相对运动；反射镜(6)位于待加工的エ件(2)端面的正下方，第一光源(7)发射出的光线经由反射镜(6)反射至第一 CXD相机(5)中；第二光源(9)发射出的光线照在待加工的エ件(2)的端面后，经反射由第二 CXD相机(8)接收；第一 CXD相机(5)和第二 CXD相机(8)采集到的图像传输到外部计算机上。2.基于要求I所述的微小车床对刀方法，其特征在于，该方法包括如下步骤 步骤ー将第一 CXD相机(5)获得图像的水平和竖直方向的像素以及第ニ CXD相机(8)获得图像的水平和竖直方向的像素都进行标定，把两个CCD相机采集到的具有水平和垂直 方向实际距离的图像实时传输到外部计算机上； 步骤ニ 通过外部计算机监控并调节刀具(4)，使其靠近エ件(2)端...
【专利技术属性】
技术研发人员：于化东，于占江，许金凯，张留新，李晓舟，李一全，丁戗，王晓冶，
申请(专利权)人：长春理工大学，
类型：发明
国别省市：
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