CN103419096B - 自动确定麻花钻头钻尖初始角度的智能系统 - Google Patents

Abstract

自动确定麻花钻头钻尖初始角度的智能系统，由机械部分、摄像部分和计算与控制部分组成，其机械部分是在底座板上设置水平移动滑块，在水平移动滑块设置垂直螺杆，垂直螺杆连接一块随该螺杆转动而可以上下移动的垂直移动板，钻头固定套与转动步进电机连接并处于垂直移动板的上下两侧，水平移动滑块连接水平步进电机，垂直螺杆连接垂直步进电机；摄像部分是在摄像暗盒的顶部固定摄像头，线阵光电管与线阵接收光电管分置于摄像暗盒相对应的两侧壁，线阵光电管与线阵接收光电管的水平连线与摄像头保持准确对焦的距离，用于照射麻花钻头的光源灯固定于摄像暗盒内；计算与控制部分的微控制器分别连接水平步进电机、垂直步进电机、转动步进电机、线阵接收光电管、触摸屏和摄像头。该系统可以自动地准确地寻找到麻花钻头钻尖初始角度。

Description

自动确定麻花钻头钻尖初始角度的智能系统

技术领域

本发明涉及机械加工，特别是钻孔，具体是麻花钻头修磨，更具体是麻花钻头修磨前的自动确定麻花钻头钻尖初始角度的智能系统。

背景技术

在机械加工行业中，钻孔是十分常见的工序。麻花钻头由于价格低廉、钻孔性能较好，被作为钻孔加工的首选刀具，市场需求量极大。但是钻头在钻孔时损耗在所难免，因此，需要经常对麻花钻头反复修磨，这在实际生产中也是一项必须且十分繁重的工作,为了更好的对麻花钻头进行修磨，人们一直致力于麻花钻头自动修磨设备的研究与开发;

目前已有的麻花钻头自动修磨设备中，最大的麻烦在于需要对麻花钻头的钻尖角度人工定位,第一、定位的精度与修磨的质量密切相关，这就要求从事麻花钻头修磨的工人有丰富的实践经验；第二、由于社会、市场及企业等多种因素的影响，企业员工的流动性很大，有经验的工人十分紧缺。第三、由于长时间工作容易造成视觉疲劳，人工操作很难保证钻头主切削刃的前后角度的一致性，这样会影响到钻孔的精度，严重时甚至会使钻头折断，特别是当钻削深孔时或主轴刚度不足时，由于主切削面修磨的不一致，会产生非对称的径向切削力，使钻头中心摆动，造成孔加工精度下降（如孔径偏大、偏斜）。因而一种能自动确定麻花钻头钻尖初始角度的智能系统，就成为了麻花钻头修磨的重要需求。

发明内容

本发明为解决上述问题，提供一种自动确定麻花钻头钻尖初始角度的智能系统。

本发明的自动确定麻花钻头钻尖初始角度的智能系统，主要由三大部分组成：机械部分、摄像部分、计算与控制部分；

所述机械部分是在底座板上设置水平移动滑块，在水平移动滑块设置垂直螺杆，垂直螺杆连接一块随该螺杆转动而可以上下移动的垂直移动板，钻头固定套与转动步进电机连接并处于垂直移动板的上下两侧，水平移动滑块连接水平步进电机，垂直螺杆连接垂直步进电机；

所述摄像部分是在摄像暗盒的顶部固定摄像头，线阵光电管与线阵接收光电管分置于摄像暗盒相对应的两侧壁，线阵光电管与线阵接收光电管的水平连线与摄像头保持准确对焦的距离，用于照射麻花钻头的光源灯固定于摄像暗盒内；

所述计算与控制部分的微控制器分别连接水平步进电机、垂直步进电机、转动步进电机、线阵接收光电管、触摸屏和摄像头。

为了使垂直移动板做稳定的上下移动，水平移动滑块上设置滑动穿过垂直移动板的立柱。

为了使垂直步进电机带动垂直螺杆平稳转动，进而带动垂直移动板做稳定的上下移动，水平移动滑块上设置与螺杆从齿轮啮合的螺杆主齿轮，螺杆从齿轮位于垂直螺杆下部，垂直步进电机连接螺杆主齿轮。

为了使水平移动滑块做稳定的水平移动，底座板上设置用于水平移动滑块水平移动的水平移动滑轨。

为了获得摄像暗盒中良好的照明效果，所述摄像部分还设置用于集中反射光源灯光的反光罩。也是为了获得摄像暗盒中良好的照明效果，使光照有足够的强度和均匀分布，光源灯为2～4个。反光罩的数量与光源灯相同。

本发明的自动确定麻花钻头钻尖初始角度的智能系统，麻花钻头安装在钻头固定套上，系统的机械部分主要完成麻花钻头的右左移动、上下移动和转动等功能；摄像部分由主要完成对麻花钻头进行摄像；而计算与控制部分则实现对水平步进电机、垂直步进电机、转动步进电机的控制，以及接收和处理来自线阵接收光电管、触摸屏和摄像头传输的信息。

具体工作过程如下：

首先按动触摸屏的准备按键，微控制器通过水平控制线向水平步进电机发出控制信号，水平步进电机转动，水平移动滑块在水平移动滑轨上做水平移动，将钻头固定套移出摄像暗盒外,此时可将麻花钻头放入将钻头固定套中，并将其固定好。

按动触摸屏的开始按键，微控制器通过水平控制线向水平步进电机发出控制信号，水平步进电机转动，水平移动滑块在水平移动滑轨上做反向水平移动，将钻头固定套移入摄像暗盒的中心轴位置。微控制器通过垂直控制线向垂直步进电机发出控制信号，垂直步进电机转动，带动螺杆主齿轮转动，与之啮合的垂直螺杆下部的螺杆从齿轮转动，带动垂直螺杆转动，从而使垂直移动板向上移动。

光电管电源线向线阵光电管供电，线阵光电管发光，线阵接收光电管接收线阵光电管发射的光，这样在线阵光电管和线阵接收光电管之间形成了一个无形的网（水平连线），当麻花钻头在垂直步进电机的作用下向上移动过程中，只要一接触到这个无形的网时，微控制器通过光电管信号线便立即知道了麻花钻头的位置，微控制器通过垂直控制线控制垂直步进电机停止转动，这样保证了麻花钻头无论其大小、或长短如何，都能使其钻头钻尖与摄像头的距离固定，实现了自动准确对焦功能。

当垂直步进电机停止转动，摄像头开始工作，通过摄像头信号线将采集到的图像数据送微控制器，微控制器对采集到的数据进行高速的处理，判断麻花钻头的初始角度，如果初始角度与预设的初始角度不一致，微控制器通过转动控制线向转动步进电机发出控制信号，使其转动，转动步进电机在转动的同时，摄像头不断的采集图像，微控制器不断的处理采集到的数据，直到麻花钻头转动到预设的初始角度，微控制器通过转动控制线向转动步进电机发出控制信号，使其停止转动。

这样就自动地确定了麻花钻头钻尖初始角度。

本发明的自动确定麻花钻头钻尖初始角度的智能系统，可以作为麻花钻头自动修磨设备中的一个附属设备，在寻找到了麻花钻头钻尖初始角度之后，再通过一系列的动作，将麻花钻头转移至修磨工具上进行修磨。也可以将该系统单独作为一种专用设备，在寻找到了麻花钻头钻尖初始角度之后，通过各种手段和方法将其进行记录或标记，然后在普通修磨机上进行识别后再实现精准修磨。

附图说明

图１是本发明智能系统的结构图。

具体实施方式

见图1。

图中，有底座板1、齿条2、立柱3、固定座4、螺杆从齿轮5、螺杆主齿轮6、垂直步进电机7、水平移动齿轮8、水平移动滑块9、水平移动滑轨10、水平步进电机11、水平控制线12、垂直控制线13、垂直螺杆14、转动步进电机15、垂直移动板16、转动控制线17、防尘布18、钻头固定套19、麻花钻头20、线阵接收光电管21、光电管信号线22、光电管电源线23、光源电源线24、微控制器25、后固定板26、数据线27、触摸屏28、摄像头信号线29、固定孔30、摄像头31、侧固定板32、反光罩33、光源固定杆34、光源灯35、线阵光电管36、摄像暗盒37组成。

在底座板1上铺设带有齿条2的水平移动滑轨10，可在水平移动滑轨10上左右滑动的水平移动滑块9上设置固定座4，固定座4上安置螺杆从齿轮5、螺杆主齿6轮、垂直步进电机7；螺杆从齿轮5位于垂直螺杆14的下部并与之联动，螺杆从齿轮5与螺杆主齿轮6啮合，垂直步进电机7与螺杆主齿轮6联动；水平移动滑块9上安置水平步进电机11，水平步进电机11带有水平移动齿轮8，水平移动齿轮8与齿条2咬合；

立柱3安置在水平移动滑块9上，其上部滑动穿过垂直移动板16；垂直移动板16还有一个螺孔，用于旋入垂直螺杆14；转动步进电机15固定在垂直移动板16的下侧面，其轴穿过垂直移动板16连接于钻头固定套19；麻花钻头20安置在钻头固定套19上；

在摄像暗盒37的顶部开设固定孔30，摄像头31固定于固定孔30；由两根光源固定杆34固定着两个光源灯35；光源灯35后安置反光罩33；线阵光电管36与线阵接收光电管21分别安置在摄像暗盒37相对应的两个侧壁，其水平连线与摄像头保持准确对焦的距离；摄像暗盒37的下平面用防尘布18封住；

微控制器25通过水平控制线12、垂直控制线13、转动控制线17、光电管信号线22、数据线27、摄像头信号线29分别连接水平步进电机11、垂直步进电机7、转动步进电机15、线阵接收光电管21、触摸屏28和摄像头31；

微控制器25通过光电管电源线23、光源电源线24分别连接线阵光电管36、光源灯35；

整个系统安置在底座板1、后固定板26和侧固定板32形成的空间中。

Claims (4)

1.自动确定麻花钻头钻尖初始角度的智能系统，其特征在于：主要由三大部分组成：机械部分、摄像部分、计算与控制部分；

所述机械部分是在底座板上设置水平移动滑块，底座板上设置用于水平移动滑块水平移动的水平移动滑轨，

在水平移动滑块设置垂直螺杆，垂直螺杆连接一块随该螺杆转动而可以上下移动的垂直移动板，钻头固定套与转动步进电机连接并处于垂直移动板的上下两侧，水平移动滑块连接水平步进电机，垂直螺杆连接垂直步进电机；水平移动滑块上设置与螺杆从齿轮啮合的螺杆主齿轮，螺杆从齿轮位于垂直螺杆下部，垂直步进电机连接螺杆主齿轮；

所述摄像部分是在摄像暗盒的顶部固定摄像头，线阵光电管与线阵接收光电管分置于摄像暗盒相对应的两侧壁，线阵光电管与线阵接收光电管的水平连线与摄像头保持准确对焦的距离，用于照射麻花钻头的光源灯固定于摄像暗盒内；

所述计算与控制部分的微控制器分别连接水平步进电机、垂直步进电机、转动步进电机、线阵接收光电管、触摸屏和摄像头；

光电管电源线向线阵光电管供电，线阵光电管发光，线阵接收光电管接收线阵光电管发射的光，在线阵光电管和线阵接收光电管之间形成了一个水平连线的网，当麻花钻头在垂直步进电机的作用下向上移动过程中，只要一接触到这个无形的网时，微控制器通过光电管信号线便立即知道了麻花钻头的位置，微控制器通过垂直控制线控制垂直步进电机停止转动，使钻头钻尖与摄像头的距离固定，实现自动准确对焦功能；当垂直步进电机停止转动，摄像头开始工作，通过摄像头信号线将采集到的图像数据送到微控制器，微控制器对采集到的数据进行处理，判断麻花钻头的初始角度，如果初始角度与预设的初始角度不一致，微控制器通过转动控制线向转动步进电机发出控制信号，使其转动，转动步进电机在转动的同时，摄像头不断的采集图像，微控制器不断的处理采集到的数据，直到麻花钻头转动到预设的初始角度，微控制器通过转动控制线向转动步进电机发出控制信号，使其停止转动，就自动地确定了麻花钻头钻尖初始角度。

2.根据权利要求1的系统，其特征在于：水平移动滑块上设置滑动穿过垂直移动板的立柱。

3.根据权利要求1的系统，其特征在于：所述摄像部分还设置用于集中反射光源灯光的反光罩。

4.根据权利要求1的系统，其特征在于：光源灯为2～4个，反光罩的数量与光源灯相同。