一種用于車床的回轉(zhuǎn)體零件在線測量系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于機(jī)械加工領(lǐng)域，涉及一種在線測量系統(tǒng)及方法，具體涉及一種用于車床的回轉(zhuǎn)體零件在線測量系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，工件的測量技術(shù)大多數(shù)局限在離線測量領(lǐng)域，均不能有效地實(shí)時(shí)在線測量。而離線測量技術(shù)存在測量過程復(fù)雜、測量速度慢、自動(dòng)化程度不高等缺點(diǎn)。有的工廠甚至仍然選擇采用傳統(tǒng)的手工測量方法。隨著競爭程度的不斷加劇，企業(yè)對產(chǎn)品的生產(chǎn)成本和生產(chǎn)周期都提出較高的要求，目前的測量技術(shù)將越來越難以滿足企業(yè)的生產(chǎn)需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供了一種用于車床的回轉(zhuǎn)體零件在線測量系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)及方法可以實(shí)現(xiàn)車床的回轉(zhuǎn)體零件在線測量。
[0004]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所述的用于車床的回轉(zhuǎn)體零件在線測量系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集與處理器、用于獲取加工過程中待測車床中刀具的位置圖像信息的光學(xué)傳感器、用于標(biāo)定待加工零件軸線位置的激光發(fā)射器、用于定位車床刀架的標(biāo)定球；
[0005]所述光學(xué)傳感器固定于待測量車床的正上方，激光發(fā)射器固定于待測車床的車床尾座上，測量時(shí)，激光發(fā)射器發(fā)射的激光與待加工零件的軸線及待測機(jī)床中卡盤的軸線在同一條直線上，標(biāo)定球固定于待測機(jī)床中刀架的回轉(zhuǎn)軸線上；
[0006]所述光學(xué)傳感器的輸出端與數(shù)據(jù)采集與處理器的輸入端相連接。
[0007]還包括警報(bào)燈，警報(bào)燈的控制端與數(shù)據(jù)采集與處理器的輸出端相連接。
[0008]還包括用于對待加工零件起照明作用的照明燈。
[0009]所述光學(xué)傳感器為(XD光學(xué)傳感器。
[0010]所述標(biāo)定球的直徑為10mm。
[0011]本發(fā)明所述的用于車床的回轉(zhuǎn)體零件在線測量方法包括以下步驟:
[0012]I)標(biāo)定光學(xué)傳感器，再通過車床對待加工零件進(jìn)行加工，光學(xué)傳感器實(shí)時(shí)測量刀具的位置圖像信息，并將所述刀具的位置圖像信息轉(zhuǎn)發(fā)至數(shù)據(jù)采集與處理器中；
[0013]2)數(shù)據(jù)采集與處理器獲取刀具的位置圖像信息，并從所述刀具的位置圖像信息中提取出標(biāo)定球球心的像素坐標(biāo)，然后根據(jù)光學(xué)傳感器標(biāo)定的結(jié)果將標(biāo)定球球心的像素坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為刀具刀尖處的物理坐標(biāo)，并利用插值算法獲取刀具的連續(xù)運(yùn)動(dòng)路徑，然后根據(jù)刀具的連續(xù)運(yùn)動(dòng)路徑恢復(fù)出加工過程中待加工零件的尺寸，并顯示待加工零件當(dāng)前的圖形。
[0014]步驟2)還包括:加工完成后，數(shù)據(jù)采集與處理器判斷待加工零件的尺寸相對于預(yù)設(shè)尺寸的誤差是否在預(yù)設(shè)的范圍內(nèi)，當(dāng)待加工零件的尺寸相對于預(yù)設(shè)尺寸的誤差不在預(yù)設(shè)的范圍內(nèi)時(shí)，則控制警報(bào)燈變亮。
[0015]步驟I)中標(biāo)定光學(xué)傳感器的具體步驟為:
[0016]21)將刀具的刀尖移動(dòng)至工作坐標(biāo)系原點(diǎn)，所述工作坐標(biāo)系原點(diǎn)是指待加工件的端面與其軸線的交點(diǎn)；
[0017]22)以待加工零件的坐標(biāo)系原點(diǎn)為起點(diǎn)，按逆時(shí)針方向?qū)⒋庸ち慵謩e移動(dòng)至邊長為200mm的正方形框上的12個(gè)點(diǎn)處，所述12個(gè)點(diǎn)在工件坐標(biāo)系中坐標(biāo)為(Xw(i)，Yw(i))，i = 1，2，3…，11，12，其中，所述12個(gè)點(diǎn)包括正方形框中4條邊上的8個(gè)三等分點(diǎn)和4個(gè)角點(diǎn)；
[0018]23)光學(xué)傳感器采集刀具移動(dòng)到步驟22)中的12點(diǎn)處的位置圖像信息，并將所述12個(gè)點(diǎn)處的位置圖像信息的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至數(shù)據(jù)采集與處理器中；
[0019]24)數(shù)據(jù)采集與處理器從所述12個(gè)點(diǎn)處的位置圖像信息中提取出標(biāo)定球球心在圖像坐標(biāo)系中的像素坐標(biāo)(χεα)，γεα))；
[0020]25)根據(jù)12個(gè)點(diǎn)處標(biāo)定球球心在工件坐標(biāo)系中坐標(biāo)(Xw(i), Yw(i))與標(biāo)定球球心在圖像坐標(biāo)系中的像素坐標(biāo)(XJihYJi))的對應(yīng)關(guān)系計(jì)算得到光學(xué)傳感器的標(biāo)定參數(shù)、以及圖像像素點(diǎn)與物理空間點(diǎn)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系。
[0021]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0022]本發(fā)明所述的用于車床的回轉(zhuǎn)體零件在線測量系統(tǒng)及方法在檢測時(shí)，先對光學(xué)傳感器進(jìn)行標(biāo)定，再通過光學(xué)傳感器實(shí)時(shí)檢測零件加工過程中刀具的位置圖像信息，數(shù)據(jù)采集與處理器根據(jù)刀具的位置圖像信息及光學(xué)傳感器的標(biāo)定結(jié)果就可以得到待加工零件當(dāng)前的尺寸，從而解決回轉(zhuǎn)體零件加工過程中工件轉(zhuǎn)速高、難以測量的問題，并且本發(fā)明獨(dú)立于車床的傳動(dòng)系統(tǒng)，可以有效的避免由機(jī)床傳動(dòng)誤差造成的測量結(jié)果誤差，精準(zhǔn)度高。
[0023]進(jìn)一步，在測量時(shí)，當(dāng)待加工零件的尺寸相對于預(yù)設(shè)尺寸的誤差不在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)時(shí)，通過警報(bào)燈進(jìn)行警報(bào)，從而可以根據(jù)待加工零件的預(yù)設(shè)尺寸來對機(jī)床進(jìn)行誤切預(yù)警，有效減少廢品率，保證加工安全。
【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明中光學(xué)傳感器標(biāo)定過程中刀具移動(dòng)路徑的示意圖；
[0025]圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]其中，I為卡盤、2為刀架、3標(biāo)定球、4為光學(xué)傳感器、5為激光發(fā)射器、6為車床尾座、7為數(shù)據(jù)采集與處理器、8為照明燈、9為警報(bào)燈。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述:
[0028]參考圖1及圖2，本發(fā)明所述的用于車床的回轉(zhuǎn)體零件在線測量系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集與處理器7、用于獲取加工過程中待測車床中刀具的位置圖像信息的光學(xué)傳感器4、用于標(biāo)定待加工零件軸線位置的激光發(fā)射器5、用于定位車床刀架2的標(biāo)定球3 ;光學(xué)傳感器4固定于待測量車床的待測機(jī)床的正上方，激光發(fā)射器5固定于待測車床的車床尾座6上，測量時(shí)，激光發(fā)射器5發(fā)射的激光與待加工零件的軸線及待測機(jī)床中卡盤I的軸線在同一條直線上，標(biāo)定球3固定于待測機(jī)床中刀架2的回轉(zhuǎn)軸線上；光學(xué)傳感器4的輸出端與數(shù)據(jù)采集與處理器7的輸入端相連接。
[0029]需要說明的是，本發(fā)明還包括警報(bào)燈9及用于對待加工零件起照明作用的照明燈8，警報(bào)燈9的控制端與數(shù)據(jù)采集與處理器7的輸出端相連接；光學(xué)傳感器4為CCD光學(xué)傳感器；標(biāo)定球3的直徑為1mm0
[0030]本發(fā)明所述的用于車床的回轉(zhuǎn)體零件在線測量方法包括以下步驟:
[0031 ] I)標(biāo)定光學(xué)傳感器4，再通過車床對待加工零件進(jìn)行加工，光學(xué)傳感器4實(shí)時(shí)測量刀具的位置圖像信息，并將所述刀具的位置圖像信息轉(zhuǎn)發(fā)至數(shù)據(jù)采集與處理器7中；
[0032]2)數(shù)據(jù)采集與處理器7獲取刀具的位置圖像信息，并從所述刀具的位置圖像信息中提取出標(biāo)定球3球心的像素坐標(biāo)，然后根據(jù)光學(xué)傳感器4標(biāo)定的結(jié)果將標(biāo)定球3球心的像素