本发明公开了一种成型铣刀刃口磨损量检测装置及检测方法。所述成型铣刀刃口磨损量检测装置包括装在铣刀基座旋转平台上并可绕着铣刀自旋平台旋转的铣刀，用于检测铣刀刃口磨损宽度的视觉检测模块；用于驱动视觉检测模块沿着所述X轴方向移动的检测模块X向平移台，用于驱动视觉检测模块沿着所述Y轴方向移动的检测模块Y向平移台，以及用于驱动视觉检测模块水平转动的视觉检测模块旋转台和用于检测铣刀刃口位置的激光位移传感器。本发明可以检测成型铣刀的磨损量，从而成型铣刀的修磨提供参考依据。其次，用于检测铣刀修磨后的直径值。
1.一种利用成型铣刀刃口磨损量检测装置检测成型铣刀刃口磨损量的方法，成型铣刀刃口磨损量检测装置包括：装在铣刀基座旋转平台(8)上并可绕着铣刀自旋平台(6)旋转的铣刀(7)，
用于检测铣刀(7)刃口磨损宽度的视觉检测模块(4)；在视觉检测模块的任意位置界定了笛卡尔坐标系，其中所述笛卡尔坐标系的X轴沿所述视觉检测模块的水平方向延伸，Y轴沿X轴的垂直方向过视觉检测模块(4)转心的直线延伸，用于驱动视觉检测模块(4)沿着所述X轴方向移动的检测模块X向平移台(1)，
用于驱动视觉检测模块(4)沿着所述Y轴方向移动的检测模块Y向平移台(2)，以及用于驱动视觉检测模块(4)水平转动的视觉检测模块旋转台(3)和用于检测铣刀(7)刃口位置的激光位移传感器(5)；
S1、调整铣刀与视觉检测模块的轴向移动轴线的角度；
S2、使用激光位移检测传感器检测并记录铣刀第一圈周向各刃口的位置与各刃口的直径；
S3、调整铣刀与视觉检测模块之间的位置，保证最大磨损区域位于视觉检测模块的视野和景深范围内；
S4、根据S2中所记录的刃口位置，转动铣刀，对铣刀第一圈周向各刃口设定检测位置进行拍照；
S5、根据拍摄的铣刀(7)第一圈周向各刃口磨损区的照片，通过磨损区与未磨损区的色差来判断磨损区域并进行磨损区域宽度检测，得出铣刀(7)第一圈周向各刃口的磨损区宽度w1，完成对铣刀(7)轴向同一位置的刃口磨损量检测。
2.根据权利要求1所述检测成型铣刀刃口磨损量的方法，其特征在于，所述检测模块Y向平移台(2)安装在检测模块X向平移台(1)上，所述视觉检测模块旋转台(3)安装在检测模块Y向平移台(2)上，所述视觉检测模块(4)安装在视觉检测模块旋转台(3)上。
3.根据权利要求1所述的检测成型铣刀刃口磨损量的方法，其特征在于，参照步骤S1-S5，根据铣刀周向各圈刃口在铣刀轴线上的位置差移动视觉检测模块，对铣刀轴向下一待检测圈周向各刃口磨损量的检测，直到预定的待检测圈周向各刃口磨损量的检测完毕。
4.根据权利要求3所述的检测成型铣刀刃口磨损量的方法，其特征在于，当需要对铣刀(7)第二圈周向各刃口磨损量检测时，在步骤S4完成铣刀(7)第一圈刃口的直径及磨损量检测后，根据铣刀第一圈刃口与第二圈刃口之间间距移动视觉检测模块至第二圈刃口的检测位置，对铣刀(7)第二圈刃口进行磨损量检测；铣刀(7)第二圈刃口的检测方法与铣刀(7)第一圈刃口磨损量方法相同；根据刃口分布位置，对各刃口要求检测位置进行拍照，根据所拍摄的铣刀(7)第二圈周向各刃口磨损区照片，计算铣刀(7)第二圈周向各刃口磨损区宽度w2，即铣刀(7)第二圈周向各刃口的磨损量。
5.根据权利要求1、3、4中任一项所述的检测成型铣刀刃口磨损量的方法，其特征在于，步骤S1中，调整铣刀(7)与视觉检测模块(4)轴向移动轴线的角度，即使得铣刀刃口所成型的锯齿齿尖连线与视觉检测模块的X轴向移动轴向平行；调整视觉检测模块(4)镜头轴线与所检测的刃口成型锯齿后刀面的位置至垂直。
6.根据权利要求1、3、4中任一项所述的检测成型铣刀刃口磨损量的方法，其特征在于，步骤S2包括如下分步骤：
1)、驱动检测模块X向平移台(1)沿着X方向移动距离e1′，其中，e1′为激光位移传感器初始位置与铣刀的第一圈周向刃口的最大直径附近位置的长度，e1′根据几何关系可以计算得到：其中，e1为激光位移传感器(5)的检测线到铣刀(7)第一圈周向刃口的距离，djc为激光位移传感器(5)到铣刀自旋平台(6)转心在X方向的距离，d0为铣刀(7)的最大直径，β为铣刀(7)的锥度角；
2)、驱动铣刀自旋平台(6)使得铣刀(7)转动，在转动过程中，由于同一圈刃口中的刃口与铣刀(7)的螺旋槽交错变化，激光位移传感器(5)检测到的最大距离值dmax为位移传感器到铣刀(7)的螺旋槽的底部位置之间的距离，最小距离dmin则为位移传感器到e1′位置的铣刀刃口最大直径位置；此时，根据同一圈周向各刃口中的刃口与铣刀(7)螺旋槽之间的距离d的变化和铣刀本身形貌，可以知道转动铣刀到γ1角度位置，即检测距离为dmin的位置为当前e1′位置所检测到第一个刃口位置，并记录该位置；同样，继续转动铣刀，当同一圈周向各刃口中的刃口与铣刀(7)的螺旋槽之间的距离d发生第二次突变位置即为e1′位置所检测第二个刃口位置，记录该角度位置为γ2；由于铣刀的螺旋槽在铣刀上周向均布，因此，第三个刃口的角度位置γ3为第二刃口的角度位置γ2加上第二刃口的角度位置γ2与第一个刃口的角度位置γ1的差值γ2-γ1，即γ3＝2γ2-γ1，根据螺旋槽的数目n依次计算得到各个刃口在e1′位置周向角度位置分布为γ1、γ2、….、γn；其中n为螺旋槽的数目；
3)、将铣刀转动到e1′位置的第三个刃口偏后的角度位置γ3+Δγ，其中Δγ为偏移值，驱动检测模块X向平移台(1)沿X方向前后移动，使得激光位移传感器(5)检测γ3+Δγ角度位置的刃口形状；此时记录激光位移传感器(5)所检测到最小距离记录为d13，所对应的X轴最小距离位置记录为e1′+Δe，而此位置为铣刀第一圈周向各刃口的最大直径位置，最大直径为D13，其中D13：D13＝2*(djd-d13)
其中djd为激光位移传感器(5)到铣刀自旋平台(6)旋转中心在Y方向的距离；
4)将检测模块X向平移台(1)移动e1′+Δe位置，然后驱动铣刀自旋平台(6)使得铣刀转动，检测铣刀第一圈周向各刃口的最大直径值分别为D11、D12、….、D1n，并记录铣刀第一圈周向各刃口在e1′+Δe位置的周向角度位置分布为γ1′、γ2′、….、γn′，其中n为铣刀上所均布的螺旋槽数目。
7.根据权利要求6所述的检测成型铣刀刃口磨损量的方法，其特征在于，3°>Δγ>1°。
8.根据权利要求6所述的检测成型铣刀刃口磨损量的方法，其特征在于，步骤S3和S4包括如下分步骤：
1)将视觉检测模块(4)的轴线调整到e1j位置，计算得到视觉检测模块从e1′+Δe位置移动到所要求e1j位置在X轴方向所需要移动距离Djc为：Djc＝(d11+Δh+dsv)cota-Δc
DjA＝(d11+Δh+dsv)sin-1a-djt
其中e1′为激光位移传感器初始位置与铣刀的第一圈周向刃口的最大直径附近位置的长度，e1j为第一圈刃口要求检测位置，Δh成型锯齿齿沟刃口位置到成型锯齿齿尖刃口位置的高度差，Δc则为Δh对应在X方向上的位置差；dsv为视觉检测模块转心到激光位移传感器的距离，a为刃口所成型的带锯条锯齿后角角度；d11为激光位移传感器所检测到周向第一圈刃口上的第一个刃口最小距离值，djt为视觉检测中检测镜头到其转心的距离；
2)根据DjA以及所选配的镜头焦距和景深参数判断A点是否在镜头的景深范围内，如果在，则不调整；否则驱动检测模块Y向平移台(2)及检测模块X向平移台(1)使A点处于镜头景深范围内，设镜头焦距为Dj的话，则驱动检测模块Y向平移台(2)移动的长度Ddy为：Ddy＝sina(DjA-Dj)
其中Dj为镜头焦距，A点为成型锯齿齿尖的铣刀刃口位置，即刃口磨损最大位置；
3)当视觉检测模块(4)完成对焦后，根据所得到刃口分布位置：γ1′、γ2′、....、γn′，其中n为铣刀上所均布的螺旋槽数目，对各刃口要求检测位置进行拍照；最后由所拍摄的第一圈周向各刃口磨损区照片，计算铣刀(7)第一圈周向各刃口的磨损区宽度w1。
9.根据权利要求8所述的检测成型铣刀刃口磨损量的方法，其特征在于，对铣刀轴向第二圈刃口磨损量检测包括如下步骤：
1)根据第一圈刃口周向分布位置加上由螺旋槽所引起的偏移量Δγl，同时带锯条成型铣刀刃口为交错分布，可得到第二圈刃口的周向分布位置为：γ1′+Δγl+360/n、γ2′+Δγl+360/n、….、γn′+Δγl+360/n，其中，n为铣刀上所均布的螺旋槽数目；
2)驱动检测模块X向平移台(1)将视觉检测模块(4)移动到检测范围，第二圈刃口的X轴方向位置调整长D12x为：D12x＝e2
3)第二圈刃口磨损量检测的方法与第一圈刃口磨损量方法相同，根据刃口分布位置：
γ1′+Δγl+360/n、γ2′+Δγl+360/n、….、γn′+Δγl+360/n，其中，n为铣刀上所均布的螺旋槽数目，对各刃口要求检测位置进行拍照，由所拍摄的各刃口磨损区照片，计算铣刀(7)第二圈周向各刃口的磨损区宽度w2。
一种全自动成型铣刀刃口磨损量的检测方法及装置
技术领域
[0001] 本发明涉及一种全自动成型铣刀刃口磨损量检测装置及检测方法，属于带锯条铣刀修磨领域。
背景技术
[0002] 成型铣齿是目前加工双金属带锯条以及齿轮加工的常用方式。带锯条的锯齿成型方式一般采用成型铣刀进行铣齿加工。在锯齿成型铣刀的使用过程中，每当使用一段时间后，刃口会产生一定宽度的磨损区。当磨损区达到一定宽度，刃口不再锋利而影响加工质量，此时需要将这个磨损区在专用刀具磨床上修磨掉以得到新的刃口。
[0003] 以双金属带锯条的铣齿加工为例，当铣刀刃口磨损宽度达到0.3mm左右就必须进行重新修磨。而目前铣刀修磨量的确定一般是根据现场操作人员经验，凭肉眼或通过放大镜的手段进行检测，一方面大致确定修磨量，另一方面在修磨的过程中取下铣刀进行检测确定是否达到修磨要求。
[0004] 现有方法的缺点是：
[0005] 1)费时且精度不高。以一般的带锯条成型铣刀为例，一把铣刀一般为12到16道螺旋槽(即一周12到16组刃口)，每一道螺旋槽上根据产品不同分布着6～18刃口，所以参入切削的总刃口数目可能会上百甚至达到两～三百的数量，每一道刃口的磨损量均有差别，这种差别在一般情况下会达到0.05～0.1mm。使用肉眼或放大镜检测的话，无法较为精确的得到磨损量(一般在0.3mm左右)，如果对每个刃口都进行检测的话，耗费时间也必然非常多。
[0006] 2)浪费大，且无法保证刃口完全修磨到位。在目前的铣刀修磨中，为了保证刃口能够完全磨出，一般采用将修磨量大于磨损量的方法。以0.3mm的刃口磨损量为例，修磨量需要达到0.35mm左右，这样情况下实际上16％左右刃口将会浪费。
发明内容
[0007] 本发明旨在提供一种成型铣刀刃口磨损量检测装置及检测方法，该检测装置及检测方法首先是应用于检测成型铣刀的磨损量，从而成型铣刀的修磨提供参考依据。其次，用于检测铣刀修磨后的直径值。
[0008] 为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
[0009] 一种成型铣刀刃口磨损量检测装置，包括装在铣刀基座旋转平台上并可绕着铣刀自旋平台旋转的铣刀，用于检测铣刀刃口磨损宽度的视觉检测模块；在视觉检测模块的任意位置界定了笛卡尔坐标系，其中所述笛卡尔坐标系的X轴沿所述视觉检测模块的水平方向延伸，Y轴沿X轴的垂直方向过视觉检测模块转心的直线延伸，用于驱动视觉检测模块沿着所述X轴方向移动的检测模块X向平移台，用于驱动视觉检测模块沿着所述Y轴方向移动的检测模块Y向平移台，以及用于驱动视觉检测模块水平转动的视觉检测模块旋转台和用于检测铣刀刃口位置的激光位移传感器；优选所述视觉检测模块为CCD相机。
[0010] 根据本发明的实施例，还可以对本发明作进一步的优化，以下为优化后形成的技术方案：
[0011] 所述检测模块Y向平移台安装在检测模块X向平移台上，所述视觉检测模块旋转台安装在检测模块Y向平移台上，所述视觉检测模块安装在视觉检测模块旋转台上。
[0012] 基于同一个发明构思，本发明还提供了一种利用所述的成型铣刀刃口磨损量检测装置检测成型铣刀刃口磨损量的方法，其包括如下步骤：
[0013] S1、调整铣刀与视觉检测模块的轴向移动轴线的角度；
[0014] S2、使用激光位移检测传感器检测并记录铣刀第一圈周向各刃口的位置与各刃口的直径；
[0015] S3、根据检测刃口位置以及铣刀图纸参数(已知)，调整铣刀与视觉检测模块之间的位置，保证最大磨损区域位于视觉检测模块的视野和景深范围内；
[0016] S4、根据S2中所记录的刃口位置，转动铣刀，对铣刀第一圈周向各刃口设定检测位置进行拍照；
[0017] S5、根据拍摄的铣刀第一圈周向各刃口磨损区的照片，通过磨损区与未磨损区的色差来判断磨损区域并进行磨损区域宽度检测，得出铣刀第一圈周向各刃口的磨损区宽度w1，完成对铣刀轴向同一位置的刃口磨损量检测。
[0018] 其中，铣刀第一圈周向各刃口是指在铣刀的周向上整体上位于同一个圆上的各刃口，刃口的直径是指该刃口到铣刀轴心线之间距离的两倍。
[0019] 参照步骤S1-S5，根据铣刀设计图纸上铣刀周向各圈刃口在铣刀轴线上的位置差移动视觉检测模块，对铣刀轴向下一待检测圈周向各刃口磨损量的检测，直到预定的待检测圈周向各刃口磨损量的检测完毕。所谓下一待检测圈，对于全检而言，则对应铣刀第二圈周向各刃口磨损量检测，对于抽检而言，则可以是除了第一圈外的任何一圈，可能是第二圈，也可能是第三圈。
[0020] 以轴向下一待检测圈周向各刃口磨损量的检测为例，当需要对铣刀第二圈周向各刃口磨损量检测时，在步骤S4完成铣刀第一圈刃口的直径及磨损量检测后，根据铣刀第一圈刃口与第二圈刃口之间间距(铣刀图纸参数可以得出)移动视觉检测模块至第二圈刃口的检测位置，对铣刀第二圈刃口进行磨损量检测；铣刀第二圈刃口的检测方法与铣刀第一圈刃口磨损量方法相同；根据刃口分布位置，对各刃口要求检测位置进行拍照，根据所拍摄的铣刀第二圈周向各刃口磨损区照片，计算铣刀第二圈周向各刃口磨损区宽度w2，即铣刀第二圈周向各刃口的磨损量。
[0021] 步骤S1中，调整铣刀与视觉检测模块轴向移动轴线的角度，即使得铣刀刃口所成型的锯齿齿尖连线(理论参考线)与视觉检测模块的X轴向移动轴向平行；调整视觉检测模块镜头轴线与所检测的刃口成型锯齿后刀面的位置至垂直。
[0022] 步骤S2包括如下分步骤：
[0023] 1)、驱动检测模块X向平移台沿着X方向移动距离e1′，其中，e1′为激光位移传感器初始位置与铣刀的第一圈周向刃口的最大直径附近位置的长度，e1′根据几何关系可以计算得到：
[0024]
[0025] 其中，e1为激光位移传感器的检测线到铣刀第一圈周向刃口的距离，djc为激光位移传感器到铣刀自旋平台转心在X方向的距离，d0为铣刀的最大直径，β为铣刀的锥度角；
[0026] 2)、驱动铣刀自旋平台使得铣刀转动，在转动过程中，由于同一圈刃口中的刃口与铣刀的螺旋槽交错变化，激光位移传感器检测到的最大距离值dmax为位移传感器到铣刀的螺旋槽的底部位置之间的距离，最小距离dmin则为位移传感器到e1′位置的铣刀刃口最大直径位置(此位置不一定为铣刀周向第一圈刃口的最大直径位置)之间的距离；此时，根据同一圈周向各刃口中的刃口与铣刀螺旋槽之间的距离d的变化和铣刀本身形貌，可以知道转动铣刀到γ1角度位置，即检测距离为dmin的位置为当前e1′位置所检测到第一个刃口位置，并记录该位置；同样，继续转动铣刀，当同一圈周向各刃口中的刃口与铣刀的螺旋槽之间的距离d发生第二次突变位置即为e1′位置所检测第二个刃口位置，记录该角度位置为γ2；由于铣刀的螺旋槽在铣刀上周向均布，因此，第三个刃口的角度位置γ3为第二刃口的角度位置γ2加上第二刃口的角度位置γ2与第一个刃口的角度位置γ1的差值γ2-γ1，即γ3＝2γ2-γ1，根据螺旋槽的数目n依次计算得到各个刃口在e1′位置周向角度位置分布为γ1、γ2、….、γn；其中n为螺旋槽的数目；
[0027] 3)、将铣刀转动到e1′位置的第三个刃口偏后的角度位置γ3+Δγ，其中Δγ为偏移值(保证激光位移传感移动过程，所检测点都落在刃口的后刀面上，一般可设范围为：3°＞Δγ＞1°)，驱动检测模块X向平移台(1)沿X方向前后移动，使得激光位移传感器(5)检测γ3+Δγ角度位置的刃口形状。此时记录激光位移传感器(5)所检测到最小距离记录为d13，所对应的X轴最小距离位置记录为e1′+Δe，而此位置为铣刀第一圈周向各刃口的最大直径位置，最大直径为D13，其中D13：
[0028] D13＝2*(djd-d13)
[0029] 其中djd为激光位移传感器(5)到铣刀自旋平台(6)旋转中心在Y方向的距离；
[0030] 4)将检测模块X向平移台(1)移动e1′+Δe位置，然后驱动铣刀自旋平台(6)使得铣刀转动，检测铣刀第一圈周向各刃口的最大直径值分别为D11、D12、....、D1n，并记录铣刀第一圈周向各刃口在e1′+Δe位置的周向角度位置分布为γ1′、γ2′、....、γn′，其中n为铣刀上所均布的螺旋槽数目。
[0031] 所检测到第一个刃口为同一圈周向各刃口中的第一个刃口。
[0032] 为了保证激光位移传感移动过程，所检测点都落在刃口的后刀面上，优选可设范围为：3°＞Δγ＞1°。
[0033] 优选地，步骤S3和S4包括如下分步骤：
[0034] 1)将视觉检测模块的轴线调整到e1j位置，计算得到视觉检测模块从e1′+Δe位置移动到所要求e1j位置在X轴方向所需要移动距离Djc为：
[0035] Djc＝(d11+Δh+dsv)cot a-Δc
[0036] 此时，镜头距要求检测点的距离DjA为：
[0037] DjA＝(d11+Δh+dsv)sin-1a-djt
[0038] 其中e1′为激光位移传感器初始位置与铣刀的第一圈周向刃口的最大直径附近位置的长度，e1j为第一圈刃口要求检测位置(该位置一般为成型锯齿齿尖的刃口位置，也可以按照不同需求进行设定)；Δh成型锯齿齿沟刃口位置到成型锯齿齿尖刃口位置的高度差(Y方向)，Δc则为Δh对应在X方向上的位置差；dsv为视觉检测模块转心到激光位移传感器的距离，a为刃口所成型的带锯条锯齿后角角度；d11为激光位置位移传感器所检测到周向第一圈刃口上的第一个刃口最小距离值，djt为视觉检测中检测镜头到其转心的距离；
[0039] 2)根据DjA以及所选配的镜头焦距和景深参数判断A点是否在镜头的景深范围内，如果在，则不调整；否则驱动检测模块Y向平移台及检测模块X向平移台使A点处于镜头景深范围内，设镜头焦距为Dj的话，则驱动检测模块Y向平移台移动的长度Ddy为：
[0040] Ddy＝sin a(DjA-Dj)
[0041] 驱动检测模块Y向平移台2移动的长度Ddx为：
[0042] Ddx＝cos a(DjA-Dj)
[0043] 其中Di为镜头焦距，A点为成型锯齿齿尖的铣刀刃口位置，即刃口磨损最大位置；
[0044] 3)当视觉检测模块完成对焦后，根据所得到刃口分布位置：γ1′、γ2′、....、γn′，其中n为铣刀上所均布的螺旋槽数目，对各刃口要求检测位置进行拍照；最后由所拍摄的第一圈周向各刃口磨损区照片，计算铣刀第一圈周向各刃口的磨损区宽度w1。
[0045] 优选地，对铣刀轴向第二圈刃口磨损量检测包括如下步骤：
[0046] 1)根据第一圈刃口周向分布位置加上由螺旋槽所引起的偏移量Δγ1(由铣刀图纸得到)，同时带锯条成型铣刀刃口为交错分布，可得到第二圈刃口的周向分布位置为：γ1′+Δγ1+360/n、γ2′+Δγ1+360/n、....、γn′+Δγ1+360/n，其中，n为铣刀上所均布的螺旋槽数目；
[0047] 2)驱动检测模块X向平移台将视觉检测模块移动到检测范围，第二圈刃口的X轴方向位置调整长D12x为：
[0048] D12x＝e2
[0049] 其中e2为第一圈刃口到第二圈刃口的距离；
[0050] 3)第二圈刃口磨损量检测的方法与第一圈刃口磨损量方法相同，根据刃口分布位置：γ1′+Δγ1+360/n、γ2′+Δγ1+360/n、....、γn′+Δγ1+360/n，其中，n为铣刀上所均布的螺旋槽数目，对各刃口要求检测位置进行拍照，由所拍摄的各刃口磨损区照片，计算铣刀第二圈周向各刃口的磨损区宽度w2。
[0051] 本发明的基本原理是先以激光位移传感器检测铣刀刃口半径，然后在根据刃口半径将CCD位置调整至能够对刃口对焦检测的范围内，使用CCD对被检测区域进行拍照，检测刃口磨损宽度。
[0052] 本发明的检测装置在检测过程始终保证CCD镜头轴线与要检测位置垂直，保证要求检测的区域处于CCD的景深范围内。对于不同参数的铣刀可以通过伺服电机调整CCD角度，使得CCD镜头轴线与要求检测的刃口位置垂直。
[0053] 针对不同齿形，本发明可以根据铣刀设计参数，如直径、锥度角等自动调整铣刀轴线与CCD平移导轨之间角度，使同一螺旋槽上刃口与CCD导轨平行，适应不同铣刀的检测。
[0054] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0055] 1、本发明通过对刃口磨损的精确检测，检测精度高，磨损量的检测基于机器视觉，检测精度可以达到1um。而直径的检测是基于激光传感器，检测精度可控制在1um以下，为修磨提供刃磨量的准确数据，避免了刃口浪费。
[0056] 2、本发明采用自动化检测，效率高。检测过程中不需要人工参与，可以全检也可以部分抽检。
附图说明
[0057] 图1是本发明一个实施例的结构原理图；
[0058] 图2是图1的俯视图；
[0059] 图3是本发明检测第一、二步的状态图，其中(a)为初始状态，(b)为调整铣刀刃口成型后的锯齿齿尖连线(理论参考线)与检测模块平移X轴平行以及调整视觉检测模块镜头轴线与检测后刀面角度至垂直后的状态，(c)为激光位移传感器调整到第一圈刃口最大直径位置附近状态；
[0060] 图4是本发明位移传感器检测结果示意图，其中a为转动铣刀位移传感器所检测的位移值与转动角度关系示意图，b为当铣刀转动至刃口稍后位置(后刀面)时激光位移传感器沿着X轴移动时所检测位移值与X轴位置关系示意图；
[0061] 图5是本发明视觉检测模块移动至要求检测位置示意图；
[0062] 图6是本发明在刃口形状中的最大磨损位置示意图
[0063] 图7是本发明第二圈刃口磨损量检测位置示意图。
[0064] 在图中
[0065] 1-检测模块X向平移台；2-检测模块Y向平移台；3-视觉检测模块旋转台；4-视觉检测模块；5-激光位移传感器；6-铣刀自旋平台；7-铣刀；8-铣刀基座旋转平台。
具体实施方式
[0066] 以下将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便，下文中如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。
[0067] 一种成型铣刀刃口磨损量检测装置，核心是采用机器视觉与激光位移检测。其中，位移检测主要检测刃口位置，而视觉检测主要检测刃口磨损宽度。检测机构的基本组成分为8个部分，如图1和2所示，包括装在铣刀基座旋转平台8上并可绕着铣刀自旋平台6旋转的铣刀7，检测模块X向平移台1，检测模块Y向平移台2，视觉检测模块旋转台3，视觉检测模块4和激光位移传感器5。
[0068] 基本的检测原理如下：
[0069] 1)各部件的相对位置为已知参数，如图1和2所示，e1为激光位移传感器5检测线到铣刀第一圈周向各刃口的距离(虚线框内刃口)，e2则为第一圈刃口到第二圈刃口的距离，e3则为第二圈刃口到第三圈刃口的距离以此类推。e1j为第一圈刃口要求检测位置。djd为激光位移传感器5到铣刀自旋平台6转心在Y方向的距离，djc为两者在X方向距离。dsj为激光位移传感器5到视觉检测模块旋转台3转心在X方向的距离。
[0070] 2)铣刀形貌特征为已知参数，如锥度角β、齿形(加工后工件的形状，如锯齿后角a)、螺旋槽数目、初始直径(铣刀最大直径为d0)等来源于铣刀厂家图纸数据。
[0071] 3)铣刀的磨损区域与未磨损区域之间的颜色差异非常大，一般磨损区域为亮白色，未磨损区域为涂层色(涂层刀具)或金属本色(未涂层)。
[0072] 4)激光位置传感器通过检测刃口本身高度差形成激光传感器与刃口之间的位置差异，这种位置差异结合已知的铣刀形貌特征可以得到每一个刃口在铣刀周向上位置。
[0073] 5)在已知刃口周向位置的情况下，将视觉检测模块调整需要检测的刃口最大磨损位置，对该位置进行拍照。通过磨损区与未磨损区的色差来判断磨损区域并进行磨损区域宽度检测。
[0074] 检测过程分为2个部分：
[0075] 1)对轴向同一位置的刃口磨损量检测，如图1和2所示，虚线框内刃口。
[0076] 2)对轴向下一位置的刃口磨损量检测。
[0077] 检测第一部分，即铣刀轴向同一位置刃口磨损量检测：
[0078] 检测的第一步：调整刀具与检测模块角度。装夹刀具并调整刀具与检测模块轴向移动轴线角度，使铣刀刃口成型后的锯齿齿尖连线(理论参考线)与检测模块平移X轴平行，如图3的(b)图所示，调整视觉检测模块镜头轴线与检测后刀面角度至垂直。
[0079] 检测第二步：检测并记录刃口位置与刃口直径。
[0080] 1)驱动检测模块X向平移台1沿着X方向e1′距离，使得激光位移传感器5到达第一圈刃口的最大直径附近位置，其中，e1′根据几何关系可以计算得到：
[0081]
[0082] e1为激光位移传感器5的检测线到铣刀7第一圈周向刃口的距离，djc为激光位移传感器5到铣刀自旋平台6转心在X方向的距离，d0为铣刀7的最大直径，β为铣刀7的锥度角；
[0083] 2)驱动铣刀自旋平台6使得铣刀转动，在转动过程中，由于同一圈刃口中的刃口与螺旋槽交错变化。激光位移传感器检测到的距离d不同，具体如图4所示。最大距离dmax为螺旋槽的底部位置，最小距离dmin则为在e1′位置的铣刀刃口最大直径(但不一定是第一圈刃口的最大直径)位置。此时，根据同一圈周向各刃口中的刃口与铣刀(7)螺旋槽之间的距离d的变化和铣刀本身形貌，可以知道转动到γ1位置为当前e1′位置所检测到第一个刃口，记录该位置。同样，继续转动铣刀，当d距离发生第二次突变位置为e1′位置所检测第二个刃口，记录该位置为γ2。由于铣刀的螺旋槽在铣刀周向均布，因此，第三个刃口γ3为第二刃口位置γ2加上其与第一个刃口差值γ2-γ1，即γ3＝2γ2-γ1。根据螺旋槽的数目，可以计算得到各个刃口在e1′位置周向分布为γ1、γ2、....、γn；
[0084] 3)将铣刀转动到e1′位置的第三个刃口稍微偏后的位置γ3+Δγ(3°＞Δγ＞1°)，驱动检测模块X向平移台1沿X方向前后移动，使得激光位移传感器检测γ3+Δγ位置的刃口形状，所检测的距离值为图4(b)所示。此时记录激光位移传感器所检测到最小距离为d13，所对应的X轴位置为e1′+Δe，此位置为铣刀第一圈周向各刃口的最大直径位置，最大直径为D13，其中D13：
[0085] D13＝2*(djd-d13)
[0086] 4)将检测模块X向平移台1移动e1′+Δe位置，然后驱动铣刀自旋平台(6)使得铣刀转动，检测铣刀第一圈周向各刃口的最大直径值分别为D11、D12、....、D1n，并记录各刃口在e1′+Δe位置的周向分布为γ1′、γ2′、....、γn′。
[0087] 检测第三步：检测周向第一圈刃口的磨损量。
[0088] 前提条件：根据检测第二步，已知第一圈刃口最大直径位置和周向刃口的分布位置。由已知的铣刀形貌特征(铣刀图纸)以及铣刀一般最大磨损区域(如图6，对于锯齿成型铣刀这个位置一般在所对应锯齿成型位置A点)，可以大致确定铣刀在系统最大磨损位置e1j(如图1和2)以及相对与刃口最大直径位置的高度差异为Δh(如图6所示)。由于视觉检测存在视野范围，只需要保证最大磨损区域在其检测视野中即可。因此，检测第三步的主要任务是：
[0089] 1)将视觉检测模块的轴线调整到e1j位置。根据图1和2中的几何关系，可以计算得到视觉检测模块从e1′移动到所要求e1j位置在X轴方向所需要移动距离Djc为：
[0090] Djc＝(d11+Δh+dsv)cot a-Δc
[0091] 此时，镜头距要求检测点的距离DjA为：
[0092] DjA＝(d11+Δh+dsv)sin-1a-djt
[0093] 2)视觉检测模块对焦。根据DjA以及所选配的镜头焦距和景深参数可以判断A点是否在镜头的景深范围内，如果在，则不调整；如不在范围内，则驱动检测模块Y向平移台2及检测模块X向平移台1，使A点处于镜头景深范围内。设镜头焦距为Dj的话，则驱动检测模块Y向平移台2移动的长度DdY为：
[0094] Ddy＝sin a(DjA-Dj)
[0095] 驱动检测模块Y向平移台2移动的长度DdX为：
[0096] Ddx＝cos a(DjA-Dj)
[0097] 3)第一圈周向各刃口磨损量检测。视觉检测模块完成对焦后，根据检测第一步所得到刃口分布位置：γ1′、γ2′、....、γn′，对各刃口要求检测位置进行拍照。
[0098] 4)刃口磨损量输出。由所拍摄的各刃口磨损区照片，通过算法计算磨损区宽度w1。
[0099] 检测第二部分，即铣刀轴向下一位置的刃口磨损量检测：
[0100] 完成第一圈刃口的磨损量及直径检测后，根据铣刀本身的形貌特征，可以快速进行第二圈刃口进行磨损量检测。
[0101] 1)第二圈刃口的周向分布：在铣刀的设计及制造完成后，其螺旋槽特征在铣刀使用的整个生命周期内都不会发生很大变化。根据这一点，可以根据第一圈刃口周向分布位置加上由螺旋槽所引起的偏移量Δγl。其次，带锯条成型铣刀刃口为交错分布，即相邻齿的刃口相隔一个螺旋槽。根据前两点，可得到第二圈刃口的周向分布位置为：γ1′+Δγl+360/n、γ2′+Δγl+360/n、….、γn′+Δγl+360/n，其中，n为铣刀上所均布的螺旋槽数目。
[0102] 2)视觉检测模块位置调整。根据带锯条成型铣刀的设计特征(加工后的带锯条的锯齿高度是一致的)，铣刀第二圈刃口的最大磨损位置到视觉检测模块的距离与第一圈刃口是相同，所以视觉检测模块镜头到第二圈刃口距离不需要做调整。因此，只需要将驱动检测模块X向平移台1将视觉检测模块移动到检测范围即可，第二圈刃口的X轴方向位置调整长D12x为：
[0103] Dl2x＝e2
[0104] 3)第二圈刃口磨损量检测。检测方法与第一圈刃口磨损量方法相同，根据刃口分布位置：γ1′+Δγl+360/n、γ2′+Δγl+360/n、….、γn′+Δγl+360/n，对各刃口要求检测位置进行拍照。刃口磨损量输出。由所拍摄的各刃口磨损区照片，通过算法计算磨损区宽度w2。
[0105] 检测不同锥度、直径、齿形的带锯锯齿成型铣刀
[0106] 对于不同锥度、直径、齿形的带锯条铣刀，可以根据其设计参数(铣刀制造图纸)得到锥度角β，齿形后角α，初始直径d0等参数，将这些参数更改后即可按照前面同样的方法进行检测。
[0107] 上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。
