專利名稱：刀具參數(shù)測量系統(tǒng)及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種測量系統(tǒng)及方法，特別涉及一種刀具參數(shù)測量系統(tǒng)及方法。
背景技術：
在數(shù)控機床中，刀具是金屬切削加工中必不可少的重要構件。目前金屬加工過程 中，當更換一種新的刀具進行加工零件時，則首先需對更換的新刀具的長度、直徑、偏擺值 等加工參數(shù)進行測量，再進行金屬的切削加工，此時將所測量的新刀具的加工參數(shù)與所需 要加工零件的尺寸等參數(shù)進行比較，進而可對新刀具的加工參數(shù)進行調整，以保證新刀具 加工零件的加工精度。但是，為了提高生產效率，刀具參數(shù)的測量時間盡量越短越好，因此， 如何快速而準確的測量刀具的參數(shù)成為工程技術人員急需解決的問題。

發(fā)明內容
鑒于以上內容，有必要提供一種刀具參數(shù)測量系統(tǒng)及方法，以節(jié)省測量的時間。
—種刀具參數(shù)測量系統(tǒng)，應用于數(shù)控機床，用于測量數(shù)控機床的取刀工具取得的 刀具的加工參數(shù)，包括一控制器及一光學感測器，所述控制器包括一換刀控制模塊，用于控 制所述取刀工具將所述刀具移至所述光學感測器的上方；一刀具控制模塊，用于控制所述 取刀工具將所述刀具從所述光學感測器上方下降至使所述刀具頭部與所述光學感測器的 一感測基準線同高度，并控制所述刀具沿垂直于所述光學感測器的感測基準線的方向穿過 所述感測基準線，使得所述光學感測器發(fā)出的電信號產生電平變化；及一參數(shù)計算模塊，用 于接收所述所述光學感測器發(fā)送的電信號并根據(jù)所述電信號的電平變化計算出所述刀具 的加工參數(shù)。 —種刀具參數(shù)測量方法，應用于數(shù)控機床，用于測量數(shù)控機床的取刀工具取得的 刀具的參數(shù)，包括以下步驟 所述取刀工具將所述刀具移至一光學感測器的上方，并調整所述取刀工具的主軸 的轉速為一量刀轉速； 控制所述取刀工具將所述刀具從所述光學感測器上方下降至使所述刀具頭部與
所述光學感測器的一感測基準線同高度，并控制所述刀具沿垂直于所述感測基準線方向穿
過所述感測基準線，使得所述光學感測器發(fā)出的電信號產生電平變化；及 根據(jù)所述光學感測器發(fā)送的電信號的電平變化計算所述刀具的加工參數(shù)。 本發(fā)明刀具參數(shù)測量系統(tǒng)及方法通過所述換刀控制模塊控制所述取刀工具將刀
具移至所述光學感測器的上方，所述刀具控制模塊控制所述取刀工具將刀具從光學感測器
上方下降至使所述刀具頭部與所述光學感測器的一感測基準線同高度，并控制所述刀具沿
垂直于所述光學感測器的感測基準線的方向穿過所述感測基準線，使得所述光學感測器發(fā)
出的電信號產生電平變化，最后通過所述參數(shù)計算模塊接收到所述光學感測器發(fā)送的電信
號，并計算出刀具的長度、直徑和偏擺值，完成刀具加工參數(shù)的測量，從而實現(xiàn)了快速測量
刀具的參數(shù)，節(jié)省了測量的時間。


圖1是本發(fā)明刀具參數(shù)測量系統(tǒng)的較佳實施方式的架構圖。 圖2是圖1中的取刀工具從光學感測器的上方的一初始位置下降至與光學感測器 的一感測基準線同高度且接觸到感測基準線時的移動狀態(tài)圖。 圖3是圖1中的取刀工具保持高度不變，從沿垂直于感測基準線方向穿過感測基 準線的過程的移動狀態(tài)圖。 圖4是圖3中的取刀工具移動過程中光學感測器產生的部分電信號的示意圖。
圖5是本發(fā)明刀具參數(shù)測量方法的較佳實施方式的流程圖。
具體實施例方式
請同時參考圖1至圖4，本發(fā)明刀具參數(shù)測量系統(tǒng)5的較佳實施方式應用于一數(shù)控 機床，以測量數(shù)控機床的一取刀工具20從一刀庫30中取得的刀具的參數(shù)，其包括一控制器 10及一光學感測器40。所述控制器10包括一換刀控制模塊102、一刀具控制模塊104、一 參數(shù)計算模塊106及一參數(shù)存儲模塊108。 所述取刀工具20用于在所述控制器10的控制下完成選取刀具、更換刀具或夾持 刀具等操作。 所述刀庫30用于存儲各種刀具，每種刀具均有各自的刀具編號、加工參數(shù)及在刀 庫30中存放的位置坐標等。 所述光學感測器40為一非接觸式光學感測器，所述光學感測器40的光源發(fā)出的 光線由光學感測器40轉化為電信號發(fā)送給所述控制器IO，所述光學感測器40具有一凹槽 304，凹槽304內有所述光學感測器40的光源發(fā)出的光線而形成的一感測基準線Hj。在本 實施方式中，當需測量參數(shù)的刀具未接觸到此感測基準線Hj時，所述光學感測器40發(fā)送給 所述控制器10的信號總為低電平，當需測量參數(shù)的刀具瞬間接觸到此感測基準線Hj時，所 述光學感測器40發(fā)送給所述控制器10的信號中出現(xiàn)高電平信號，當需測量參數(shù)的刀具沿 垂直于感測基準線Hj的方向穿過感測基準線Hj的過程中，所述光學感測器40發(fā)送給所述 控制器10的信號起初為連續(xù)的高低電平交替信號然后緊接一段連續(xù)的高電平信號再緊接 一段連續(xù)的高低電平交替的信號。在其它實施方式中，所述光學感測器40發(fā)送給所述控制 器10的信號不限于上述電平信號，例如當需測量參數(shù)的刀具未接觸到此感測基準線Hj時， 所述光學感測器40發(fā)送給所述控制器10的信號可以總為高電平，當需測量參數(shù)的刀具瞬 間接觸到此感測基準線Hj時，所述光學感測器40發(fā)送給所述控制器10的信號中出現(xiàn)低電 平信號，當需測量參數(shù)的刀具沿垂直于感測基準線Hj的方向穿過感測基準線Hj的過程中， 所述光學感測器40發(fā)送給所述控制器10的信號起初為連續(xù)的高低電平交替的信號然后緊 接一段連續(xù)的低電平信號再緊接一段連續(xù)的高低電平交替的信號。所述控制器10用于根 據(jù)所接收的電信號完成刀具加工參數(shù)的測量，例如刀具的長度、直徑及偏擺值等參數(shù)。所述 刀具的偏擺值為當?shù)毒咝D時由于抖動現(xiàn)象，而偏離于刀具底面區(qū)域的范圍大小。
所述換刀控制模塊102用于控制所述取刀工具20根據(jù)一預設的刀具編號、加工參 數(shù)或在刀庫30中存放的位置坐標從所述刀庫30中取一刀具(如刀具302)，將刀具302移 至所述光學感測器40的上方，并調整取刀工具20的主軸的轉速為一量刀轉速，所述刀具302隨即在所述取刀工具20的主軸帶動下以所述量刀轉速進行旋轉。 所述刀具控制模塊104用于控制所述取刀工具20將刀具302從光學感測器40上 方的刀具302頭部的初始位置H2下降至與所述光學感測器40的感測基準線Hj同高度，且 接觸到感測基準線Hj ，并控制所述取刀工具20將刀具302保持高度不變從沿垂直于光學感 測器40的感測基準線Hj的方向穿過感測基準線Hj (即如圖3所示向ox方向移出感測基 準線Hj)。 所述參數(shù)計算模塊106用于接收所述光學感測器40發(fā)送的電信號，還用于根據(jù)接 收到所述光學感測器40發(fā)送的電信號的電平變化計算出刀具302的長度、直徑和偏擺值， 并將刀具302的長度、直徑和偏擺值傳送給所述參數(shù)存儲模塊108。其中，刀具302的長度等 于取刀工具20取得刀具302下降前底部位置H3與刀具302頭部初始位置H2之差H3-H2， 而刀具302頭部的初始位置H2等于刀具302下降的高度Hx與所述光學感測器40的感測 基準線Hj的高度Hl之和。例如，假設所述光學感測器40的感測基準線Hj的高度Hl為 1. 9m，所述取刀工具20取得刀具302后下降前底部位置H3為2. 5m，刀具302下降的速度為 5m/s，其中，Hl、H3、刀具302下降的速度及刀具302移動的速度均預先儲存在所述參數(shù)計算 模塊106中，刀具302下降至與所述光學感測器40的感測基準線Hj同高度且接觸到感測 基準線時所用的時間為0. 02s(即接收到電信號的電平轉換時所花費的時間)，則刀具302 下降的高度Hx為0. 02*5 = 0. lm，刀具302頭部的初始位置H2 = 1. 9+0. 1 = 2m，刀具302 的長度為H3-H2 = 0. 5m。由于本實施方式中所述光學感測器40的信號轉化原理為所述 光學感測器40的光源發(fā)出的光線被刀具完全遮斷的區(qū)域被轉化為連續(xù)的高電平信號(如 5伏特)，而所述光學感測器40的光源發(fā)出的光線被刀具部分遮斷的區(qū)域被轉化為高低電 平交替的信號，所述光學感測器40的光源發(fā)出的光線不被刀具遮斷的區(qū)域被轉化為連續(xù) 的低電平信號(如0伏特)，而當?shù)毒邚难卮怪庇诟袦y基準線Hj方向穿過感測基準線Hj的 過程中，所述光源發(fā)出的光線會從完全被遮斷，過渡到斷斷續(xù)續(xù)被遮斷，最后到完全不被遮 斷。以所述光學感測器40的光源發(fā)出的光線不被刀具遮斷的區(qū)域被轉化為連續(xù)的低電平 信號為例說明(如圖4所示)，所述刀具302的直徑為所述光學感測器40的光源發(fā)出的光 線被刀具302完全遮斷的區(qū)域的長度，即連續(xù)的高電平信號持續(xù)的時間OA*刀具302移動 的速度，刀具302的偏擺值為所述光學感測器40的光源發(fā)出的光線被刀具302部分遮斷的 區(qū)域的長度，即高低電平交替的信號持續(xù)的時間AB*刀具302移動的速度。
所述參數(shù)存儲模塊108用于接收并存儲所述刀具302的加工參數(shù)，例如刀具302 的刀長、刀徑(即刀的直徑)及偏擺值等參數(shù)。 在其它實施方式中，當不需要對刀具302的加工參數(shù)進行儲存時，也可以省略所 述參數(shù)存儲模塊108。 請再參考圖5，本發(fā)明刀具參數(shù)測量方法的較佳實施方式包括以下步驟 步驟S100，所述換刀控制模塊102控制所述取刀工具20根據(jù)一預設刀具的編號、
加工參數(shù)或在刀庫30中存放的位置坐標從所述刀庫30中取一刀具302 ; 步驟S102，所述換刀控制模塊102控制所述取刀工具20將刀具302移至所述光學
感測器40的上方，并調整取刀工具20的主軸的轉速為量刀轉速，所述刀具302隨即在所述
取刀工具20的主軸帶動下以所述量刀轉速進行旋轉； 步驟S104，所述刀具控制模塊104控制所述取刀工具20將刀具302從光學感測器
640上方的刀具302頭部的初始位置H2下降至與所述光學感測器40的感測基準線Hj同高 度且接觸到感測基準線Hj ; 步驟S106，所述刀具控制模塊104控制所述取刀工具20將刀具302保持高度不變 然后沿垂直于感測基準線Hj方向移入感測基準線Hj，再移出感測基準線Hj ;
步驟S108，在步驟S106過程中，所述參數(shù)計算模塊106接收到所述光學感測器40 發(fā)送的高低電平交替的電信號及緊接的一段連續(xù)的高電平信號及一段連續(xù)的高低電平交 替的電信號，并計算出刀具302的長度、直徑和偏擺值，并將所述長度、直徑和偏擺值傳送 給所述參數(shù)存儲模塊108。刀具302的長度等于取刀工具取得刀具302下降前底部位置H3 與刀具302頭部初始位置H2之差H3-H2，而刀具302頭部的初始位置H2等于刀具302下 降的高度Hx與所述光學感測器40的感測基準線Hj的高度Hl之和，如圖4所示所述刀具 302的直徑為所述光學感測器40的光源發(fā)出的光線被刀具302完全遮斷的區(qū)域的長度，即 連續(xù)的高電平信號持續(xù)的時間OA*刀具302移動的速度，刀具302的偏擺值為所述光學感 測器40的光源發(fā)出的光線被刀具302部分遮斷的區(qū)域的長度，即起初高低電平交替的信號 持續(xù)的時間AB*刀具302移動的速度； 步驟S110，所述參數(shù)存儲模塊108接收并存儲所述刀具302的加工參數(shù)，例如刀具 302的刀長、刀徑及偏擺值等參數(shù)。 在其它實施方式中，當不需要對刀具302的加工參數(shù)進行儲存時，也可以省略步 驟SllO。 本發(fā)明刀具參數(shù)測量系統(tǒng)及方法通過所述換刀控制模塊102控制所述取刀工具 20將刀具302移至所述光學感測器40的上方，所述刀具控制模塊104控制所述取刀工具 20將刀具302從光學感測器40上方下降至使刀具302頭部與所述光學感測器40的感測基 準線Hj同高度，并控制所述刀具302沿垂直于感測基準線Hj的方向穿過感測基準線Hj，最 后通過所述參數(shù)計算模塊106接收到所述光學感測器40發(fā)送的電信號，并計算出刀具302 的長度、直徑和偏擺值，完成刀具302加工參數(shù)的測量，從而實現(xiàn)了快速測量刀具302的參 數(shù)，節(jié)省了測量的時間。
權利要求
一種刀具參數(shù)測量系統(tǒng)，應用于數(shù)控機床，用于測量數(shù)控機床的取刀工具取得的刀具的加工參數(shù)，包括一控制器及一光學感測器，所述控制器包括一換刀控制模塊，用于控制所述取刀工具將所述刀具移至所述光學感測器的上方；一刀具控制模塊，用于控制所述取刀工具將所述刀具從所述光學感測器上方下降至使所述刀具頭部與所述光學感測器的一感測基準線同高度，并控制所述刀具沿垂直于所述光學感測器的感測基準線的方向穿過所述感測基準線，使得所述光學感測器發(fā)出的電信號產生電平變化；及一參數(shù)計算模塊，用于接收所述所述光學感測器發(fā)送的電信號并根據(jù)所述電信號的電平變化計算出所述刀具的加工參數(shù)。
2. 如權利要求1所述的刀具參數(shù)測量系統(tǒng)，其特征在于所述刀具的加工參數(shù)包括刀 具的長度、直徑和偏擺值，所述刀具的長度為所述取刀工具取得刀具后下降前底部位置的 高度與刀具頭部初始位置的高度之差，所述刀具頭部的初始位置的高度為所述刀具下降的 高度與所述光學感測器的感測基準線的高度之和，所述刀具的直徑為所述電信號的連續(xù)的 高電平或低電平信號持續(xù)的時間乘以刀具移動的速度，所述刀具的偏擺值為所述電信號的 一段高低電平交替信號持續(xù)的時間乘以刀具移動的速度。
3. 如權利要求2所述的刀具參數(shù)測量系統(tǒng)，其特征在于所述刀具參數(shù)測量系統(tǒng)還包 括一參數(shù)存儲模塊，用于接收并存儲所述刀具的刀長、刀的直徑及偏擺值參數(shù)。
4. 如權利要求1所述的刀具參數(shù)測量系統(tǒng)，其特征在于所述取刀工具是根據(jù)一預設 的刀具編號、加工參數(shù)或在刀庫中存放的位置坐標從所述刀庫中取得刀具。
5. 如權利要求1所述的刀具參數(shù)測量系統(tǒng)，其特征在于所述光學感測器為一非接觸 式光學感測器，所述感測基準線位于所述光學感測器的一凹槽內。
6. —種刀具參數(shù)測量方法，應用于數(shù)控機床，用于測量數(shù)控機床的取刀工具取得的刀 具的參數(shù)，包括以下步驟所述取刀工具將所述刀具移至一光學感測器的上方，并調整所述取刀工具的主軸的轉 速為一量刀轉速；控制所述取刀工具將所述刀具從所述光學感測器上方下降至使所述刀具頭部與所述 光學感測器的一感測基準線同高度，并控制所述刀具沿垂直于所述感測基準線方向穿過所 述感測基準線，使得所述光學感測器發(fā)出的電信號產生電平變化；及根據(jù)所述光學感測器發(fā)送的電信號的電平變化計算所述刀具的加工參數(shù)。
7. 如權利要求6所述的刀具參數(shù)測量方法，其特征在于所述刀具的加工參數(shù)包括刀 具的長度、直徑和偏擺值，所述刀具的長度為取刀工具取得刀具后下降前底部位置的高度 與刀具頭部初始位置的高度之差，刀具頭部初始位置的高度為刀具下降的高度與所述光學 感測器的感測基準線的高度之和，所述刀具的直徑為所述電信號的連續(xù)的高電平或低電平 信號持續(xù)的時間乘以所述刀具移動的速度，所述刀具的偏擺值為所述電信號的一段高低電 平交替信號持續(xù)的時間乘以所述刀具移動的速度。
8. 如權利要求6或7所述的刀具參數(shù)測量方法，其特征在于在計算所述刀具的加工 參數(shù)的步驟后還包括步驟接收并存儲所述刀具的加工參數(shù)。
9. 如權利要求6所述的刀具參數(shù)測量方法，其特征在于所述刀具沿垂直于所述感測 基準線方向穿過所述感測基準線的過程中，當所述光學感測器的光源發(fā)出的光線被刀具完全遮斷時，所述光學感測器發(fā)送的電信號被轉化為連續(xù)的高電平信號，當所述光學感測器 的光源發(fā)出的光線被刀具部分遮斷時，所述光學感測器發(fā)送的電信號被轉化為高低電平交 替的信號，當所述光學感測器的光源發(fā)出的光線不被刀具遮斷時，所述光學感測器發(fā)送的 電信號被轉化為連續(xù)的低電平信號。
10.如權利要求6所述的刀具參數(shù)測量方法，其特征在于所述取刀工具是根據(jù)一預設 的刀具編號、加工參數(shù)或在刀庫中存放的位置坐標從所述刀庫中取得刀具。
全文摘要
一種刀具參數(shù)測量系統(tǒng)，用于測量數(shù)控機床的取刀工具取得的刀具的加工參數(shù)，包括一控制器及一光學感測器，所述控制器包括一換刀控制模塊，用于控制所述取刀工具將刀具移至光學感測器的上方；一刀具控制模塊，用于控制所述取刀工具將刀具從光學感測器上方下降至使所述刀具頭部與光學感測器的一感測基準線同高度，并控制所述刀具沿垂直于所述光學感測器的感測基準線的方向穿過感測基準線，使得光學感測器發(fā)出的電信號產生電平變化；及一參數(shù)計算模塊，用于接收所述所述光學感測器發(fā)送的電信號并根據(jù)所述電信號計算出刀具的加工參數(shù)。本發(fā)明還提供了一種刀具參數(shù)測量方法。本發(fā)明刀具參數(shù)測量系統(tǒng)及方法可快速進行刀具參數(shù)測量，從而節(jié)省測量時間。
文檔編號B23Q17/24GK101745843SQ200810306398
公開日2010年6月23日 申請日期2008年12月19日 優(yōu)先權日2008年12月19日
發(fā)明者唐偉德 申請人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司;賜?？萍脊煞萦邢薰?br>