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1、(10)申请公布号 CN 103575212 A (43)申请公布日 2014.02.12 CN 103575212 A (21)申请号 201210281614.2 (22)申请日 2012.08.09 G01B 11/00(2006.01) G01B 11/02(2006.01) G01B 11/08(2006.01) G01B 11/22(2006.01) G01B 11/26(2006.01) (71)申请人 厦门钨业股份有限公司 地址 361000 福建省厦门市湖里区安岭路 1005 号 (72)发明人 吴冲浒 凌秉达 张建城 (74)专利代理机构 厦门市新华专利商标代理有 限公司 。
2、35203 代理人 李宁 (54) 发明名称 一种 PCB 微型铣刀参数检测方法 (57) 摘要 本发明公开一种 PCB 微型铣刀参数检测方 法， 其步骤是 ： 第一步， 将待检测微型铣刀旋转一 周， 在微型铣刀旋转的同时， 采用 CMOS 相机采集 图像 ； 第二步， 通过图像处理软件将所采集的图 像拼接， 最终得到一幅待检测微型铣刀圆周表面 的展开图 ； 第三步， 在得到的展开图中就能很方 便地得到微型铣刀的各个参数。本发明在微型铣 刀检测中， 使用类似于线扫描技术和图像拼接技 术， 通过专用的图像处理软件， 进行优化测量算法 和调节光源， 得到一个质量很高的拼接图片， 然后 对该拼接图片。
3、进行处理和解析， 最终可以得到高 精度的各种参数数据， 确实实现全面检测微型铣 刀参数。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 8 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书5页 附图8页 (10)申请公布号 CN 103575212 A CN 103575212 A 1/1 页 2 1. 一种 PCB 微型铣刀参数检测方法， 其特征在于步骤是 ： 第一步， 将待检测微型铣刀旋转一周， 在微型铣刀旋转的同时， 采用 CMOS 相机采集图 像 ； 第二步， 通过图像处理软件将所采集的图像拼接， 最终得到一幅待检测微型铣刀圆周。
4、 表面的展开图 ； 第三步， 在得到的展开图中得到微型铣刀的各个参数。 2. 如权利要求 1 的一种 PCB 微型铣刀参数检测方法， 其特征在于 ： 所述第一步之前， 先 将待检测微型铣刀装在检测机构上， 检测机构包括机台、 V 块、 压轮、 背面相机、 背面光源、 正 面相机、 正面光源和旋转工作头， 待检测微型铣刀的上段借助压轮的压紧贴合在V块的V型 槽中， 待检测微型铣刀的下端固定在旋转工作头上而由旋转工作头带动以 V 型槽为基准旋 转， 背面相机和背面光源配合并正对待检测微型铣刀， 正面相机和正面光源配合并正对待 检测微型铣刀。 3. 如权利要求 2 的一种 PCB 微型铣刀参数检测方。
5、法， 其特征在于 ： 所述检测机构旋转 工作头， 由控制电路、 编码器、 联轴器、 双轴步进电机、 刚性转轴、 弹性夹头组件和夹头控制 板配合压轮组成， 压轮正对V块安装在机台上， 压轮和V块之间留有容纳待检测微型铣刀的 间隙， 夹头控制板位于此间隙下方， 弹性夹头组件插置在夹头控制板的松紧孔中， 弹性夹头 组件中心正对此间隙具有插孔， 弹性夹头组件下方通过夹套连接在第一联轴器的一端上， 第一联轴器的另一端通过刚性转轴与第二联轴器的一端连接， 第二联轴器的另一端和第三 联轴器的一端分别连接在双轴步进电机的两个输出轴上， 编码器连接在第三联轴器的另一 端上， 编码器和双轴步进电机与控制电路连接，。
6、 控制电路根据编码器反馈的信号控制双轴 步进电机工作。 4. 如权利要求 3 的一种 PCB 微型铣刀参数检测方法， 其特征在于 ： 所述第一联轴器采 用轴向零间隙联轴器， 第二联轴器采用薄片式弹性联轴器， 第三联轴器采用十字型联轴器。 5. 如权利要求 4 的一种 PCB 微型铣刀参数检测方法， 其特征在于 ： 所述弹性夹头组件 由夹头、 螺纹顶杆、 套筒、 夹头壳、 夹头盖、 内锥套、 滚珠衬套、 弹性挡圈、 平垫圈、 小压簧和大 压簧组成， 夹头的中心形成插孔， 螺纹顶杆插在插孔的下段， 夹头的下端固定用于连接第一 联轴器的夹套， 夹头的上端插置在夹头壳的顶部通孔中， 夹头壳的底部借助弹。
7、性挡圈固定 有夹头盖， 夹头的上端还套在滚珠衬套和小压簧中， 小压簧的两端抵在滚珠衬套的下端和 夹头盖上， 滚珠衬套的上端抵在夹头壳顶部通孔的孔缘上， 内锥套则套在滚珠衬套和小压 簧外， 内锥套的两端抵在夹头壳顶部通孔的孔缘和夹头盖上， 弹性挡圈的下方设置平垫圈， 套筒套在夹头的中段上， 大压簧套在套筒外且两端抵在平垫圈和夹套上。 6. 如权利要求 3 的一种 PCB 微型铣刀参数检测方法， 其特征在于 ： 所述插孔呈上小下 大状， 螺纹顶杆则呈上细下粗状。 7. 如权利要求 3 的一种 PCB 微型铣刀参数检测方法， 其特征在于 ： 所述第一步中， 采用 CMOS 相机采集 100 幅图像，。
8、 所述第二步中， 通过图像处理软件将所采集的 100 幅图像拼接， 最终得到一幅待检测微型铣刀圆周表面的展开图。 权 利 要 求 书 CN 103575212 A 2 1/5 页 3 一种 PCB 微型铣刀参数检测方法 技术领域 0001 本发明涉及一种 PCB 微型铣刀参数检测方法。 背景技术 0002 为了企业的发展需要， 本发明人大力发展 PCB 微型铣刀生产业务， 产量得到了很 大的提高， 但是， 在 PCB 铣刀的检测过程中， 因为它的类型和品种非常多， 在寻找其特征上 存在很多困难， 所以， 在检测方面就成为了提高产量的瓶颈。 0003 当前， 微型铣刀的检测方法主要是人工采用卡尺。
9、测量， 或利用人的肉眼通过显微 镜观察微型铣刀的加工表面， 得到各个测量参数， 但是这个方法效率极为低下， 而且精度也 不高 ； 即使采用外购基恩士或者镭射等专用铣刀检测设备， 也只能检测仅有的刃径和全长 等几个参数， 无法获取在三维立体空间中的参数。目前市面上还没有能够全面检测微型铣 刀参数的设备。 0004 为了提高微型铣刀的检测效率， 本发明人专门研发一种高效的微型铣刀参数检测 方法， 本案由此产生。 发明内容 0005 本发明的目的在于提供一种 PCB 微型铣刀参数检测方法， 以全面检测微型铣刀参 数。 0006 为了实现上述目的， 本发明的技术方案如下 ： 一种 PCB 微型铣刀参数。
10、检测方法， 其步骤是 ： 第一步， 将待检测微型铣刀旋转一周， 在微型铣刀旋转的同时， 采用 CMOS 相机采集图 像 ； 第二步， 通过图像处理软件将所采集的图像拼接， 最终得到一幅待检测微型铣刀圆周 表面的展开图 ； 第三步， 在得到的展开图中就能很方便地得到微型铣刀的各个参数。 0007 所述第一步之前， 先将待检测微型铣刀装在检测机构上， 检测机构包括机台、 V 块、 压轮、 背面相机、 背面光源、 正面相机、 正面光源和旋转工作头， 待检测微型铣刀的上段借助 压轮的压紧贴合在 V 块的 V 型槽中， 待检测微型铣刀的下端固定在旋转工作头上而由旋转 工作头带动以 V 型槽为基准旋转， 。
11、背面相机和背面光源配合并正对待检测微型铣刀， 正面 相机和正面光源配合并正对待检测微型铣刀。 0008 所述检测机构旋转工作头， 由控制电路、 编码器、 联轴器、 双轴步进电机、 刚性转 轴、 弹性夹头组件和夹头控制板配合压轮组成， 压轮正对 V 块安装在机台上， 压轮和 V 块之 间留有容纳待检测微型铣刀的间隙， 夹头控制板位于此间隙下方， 弹性夹头组件插置在夹 头控制板的松紧孔中， 弹性夹头组件中心正对此间隙具有插孔， 弹性夹头组件下方通过夹 套连接在第一联轴器的一端上， 第一联轴器的另一端通过刚性转轴与第二联轴器的一端连 接， 第二联轴器的另一端和第三联轴器的一端分别连接在双轴步进电机的。
12、两个输出轴上， 说 明 书 CN 103575212 A 3 2/5 页 4 编码器连接在第三联轴器的另一端上， 编码器和双轴步进电机与控制电路连接， 控制电路 根据编码器反馈的信号控制双轴步进电机工作。 0009 所述第一联轴器采用轴向零间隙联轴器， 第二联轴器采用薄片式弹性联轴器， 第 三联轴器采用十字型联轴器。 0010 所述弹性夹头组件由夹头、 螺纹顶杆、 套筒、 夹头壳、 夹头盖、 内锥套、 滚珠衬套、 弹 性挡圈、 平垫圈、 小压簧和大压簧组成， 夹头的中心形成插孔， 螺纹顶杆插在插孔的下段， 夹 头的下端固定用于连接第一联轴器的夹套， 夹头的上端插置在夹头壳的顶部通孔中， 夹头 。
13、壳的底部借助弹性挡圈固定有夹头盖， 夹头的上端还套在滚珠衬套和小压簧中， 小压簧的 两端抵在滚珠衬套的下端和夹头盖上， 滚珠衬套的上端抵在夹头壳顶部通孔的孔缘上， 内 锥套则套在滚珠衬套和小压簧外， 内锥套的两端抵在夹头壳顶部通孔的孔缘和夹头盖上， 弹性挡圈的下方设置平垫圈， 套筒套在夹头的中段上， 大压簧套在套筒外且两端抵在平垫 圈和夹套上。 0011 所述插孔呈上小下大状， 螺纹顶杆则呈上细下粗状。 0012 所述第一步中， 采用CMOS相机采集100幅图像， 所述第二步中， 通过图像处理软件 将所采集的 100 幅图像拼接， 最终得到一幅待检测微型铣刀圆周表面的展开图。 0013 采用上。
14、述方案后， 本发明在微型铣刀检测中， 使用类似于线扫描技术和图像拼接 技术， 通过专用的图像处理软件， 进行优化测量算法和调节光源， 得到一个质量很高的拼接 图片， 然后对该拼接图片进行处理和解析， 最终可以得到高精度的各种参数数据， 确实实现 全面检测微型铣刀参数。 0014 以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。 附图说明 0015 图 1 是本发明拍摄得到的拼接前原始图片 ； 图 2 是本发明拍摄得到的拼接前原始图片被拉长以后 ； 图 3 是本发明得到有效刃长参数的示意图 ； 图 4 是本发明得到齿形参数的示意图 ； 图 5 是本发明得到右旋数个数参数的示意图 ； 图 6 是本。
15、发明得到右旋角参数的示意图 ； 图 7 是本发明得到齿宽 （部分） 参数的示意图 ； 图 8 是本发明得到右旋沟宽 （部分） 参数的示意图 ； 图 9 是本发明得到左旋角参数的示意图 ； 图 10 是本发明得到重叠参数的示意图 ； 图 11 是本发明背光处理得到外径、 回旋外径、 全长测量参数的示意图 ； 图 12 是本发明使用的检测机构立体示意图 ； 图 13 是本发明使用的检测机构侧视图 ； 图 14 是本发明使用的检测机构旋转工作头主要结构示意图。 0016 标号说明 编码器 1 双轴步进电机 2 第一联轴器 21 第二联轴器 22 第三联轴器 23 刚性转轴 3 说 明 书 CN 10。
16、3575212 A 4 3/5 页 5 弹性夹头组件 4 夹套 40 插孔 41 夹头 42 套筒 43 夹头壳 44 夹头盖 441 弹性挡圈 442 平垫圈 443 顶部通孔 444 内锥套 45 滚珠衬套 46 小压簧 47 大压簧 48 螺纹顶杆 49 夹头控制板 5 压轮 6 V 块 7 待检测微型铣刀 8 机台 9 旋转工作头 90 背面相机 91 背面光源 92 正面相机 93 正面光源 94。 具体实施方式 0017 本发明揭示的一种 PCB 微型铣刀参数检测方法如下所述。 0018 第一步， 先将待检测微型铣刀旋转一周， 在微型铣刀旋转的同时， 采用 CMOS 相机 采集图像。
17、， 如图 1 所示。 0019 为了尽量保证旋转的角位移均匀， 本发明先将待检测微型铣刀 8 装在检测机构 上， 如图 12 至图 14 所示， 检测机构包括机台 9、 V 块 7、 压轮 6、 背面相机 91、 背面光源 92、 正 面相机 93、 正面光源 94 和旋转工作头 90， 待检测微型铣刀 8 的上段借助压轮 6 的压紧贴合 在 V 块成 7 的 V 型槽中， 待检测微型铣刀 8 的下端固定在旋转工作头 90 上， 待检测微型铣 刀 8 由旋转工作头 90 带动以 V 块 7 的 V 型槽为基准旋转， 背面相机 91 和背面光源 92 配合 并正对待检测微型铣刀 8 进行背面图像。
18、采集， 正面相机 93 和正面光源 94 配合并正对待检 测微型铣刀 9 进行正面图像采集。 0020 旋转工作头 90 的作用是带动待检测微型铣刀 8 以 V 块 7 的 V 型槽为基准旋转， 其 具体结构不受本文限制。本文中较佳实施例的旋转工作头， 由控制电路 （常见构件， 图中未 标出） 、 编码器1、 联轴器、 双轴步进电机2、 刚性转轴3、 弹性夹头组件4和夹头控制板5配合 压轮 6 组成。 0021 压轮 6 正对 V 块 7 安装在机台 9 上。压轮 6 和 V 块 7 之间留有容纳待检测微型铣 刀 8 的间隙。此实施例采用平推式压轮。 0022 夹头控制板 5 位于容纳待检测微。
19、型铣刀 8 的间隙下方。此实施例夹头控制板 5 采 用双联气缸控制。 0023 弹性夹头组件 4 下方通过联轴器 2 与步进电机 3 的输出轴联接。 0024 弹性夹头组件 4 插置在夹头控制板 5 的松紧孔中。弹性夹头组件 4 中心正对容纳 待检测微型铣刀 8 的间隙具有插孔 41。弹性夹头组件 4 下方通过夹套 40 连接在第一联轴 器 21 的一端上。弹性夹头组件 4 是依靠弹力将待检测微型铣刀夹紧的构件， 其具体结构有 很多种， 配合图 2 所示， 此实施例是 ： 弹性夹头组件 4 由夹头 42、 螺纹顶杆 49、 套筒 43、 夹头 壳 44、 夹头盖 441、 内锥套 45、 滚珠。
20、衬套 46、 弹性挡圈 442、 平垫圈 443、 小压簧 47 和大压簧 48 组成， 夹头 42 的中心形成插孔 41， 螺纹顶杆 49 插在插孔 41 的下段， 夹头 42 的下端固定 夹套 40 用于连接第一联轴器 21， 夹头 42 的上端插置在夹头壳 44 的顶部通孔 444 中， 夹头 壳 44 的底部借助弹性挡圈 442 固定有夹头盖 441， 夹头 42 的上端还套在滚珠衬套 46 和小 压簧 47 中， 小压簧 47 的两端抵在滚珠衬套 46 的下端和夹头盖 441 上， 滚珠衬套 46 的上端 说 明 书 CN 103575212 A 5 4/5 页 6 抵在夹头壳 44。
21、 顶部通孔 444 的孔缘上， 内锥套 45 则套在滚珠衬套 46 和小压簧 47 外， 内锥 套 45 的两端抵在顶部通孔 444 的孔缘和夹头盖 441 上， 弹性挡圈 442 的下方设置平垫圈 443， 套筒 43 套在夹头 42 的中段上， 大压簧 48 套在套筒 43 外且两端抵在平垫圈 443 和夹 套 40 上。为了达到更好的夹持效果， 此实施例中， 插孔 41 呈上小下大状， 螺纹顶杆 49 则呈 上细下粗状， 具体地说 ： 夹头42为三瓣式夹头， 当夹头控制板5向下压夹头壳44时， 大压簧 48被压缩， 三瓣式夹头42张开， 此时插孔41呈上大下小状， 待检测微型铣刀8可自由。
22、取放 ； 当夹头控制板 5 向上复位时， 大压簧 48 回复， 三瓣式夹头 42 夹紧， 此时插孔 41 呈上小下大 状， 待检测微型铣刀 8 被夹紧。 0025 第一联轴器 21 的另一端通过转轴刚性 3 与第二联轴器 22 的一端连接， 第二联轴 器 22 的另一端和第三联轴器 23 的一端分别连接在双轴步进电机 2 的两个输出轴上。各联 轴器提供运动构件之间柔性联接。此实施例第一联轴器 21 采用轴向零间隙联轴器， 第二联 轴器 22 采用薄片式弹性联轴器， 第三联轴器 23 采用十字型联轴器。 0026 编码器 1 连接在第三联轴器 23 的另一端上， 编码器 1 可以反馈旋转角度。编。
23、码器 1和双轴步进电机2与控制电路连接， 控制电路根据编码器1反馈的信号控制双轴步进电机 2 工作。 0027 本发明运用铣刀检测时， 借助编码器 1、 联轴器和双轴步进电机 2 带动弹性夹头组 件 4 上的待检测微型铣刀 8 高精度旋转， 径向跳动与轴向跳动在 0.002mm 以内， 实现自动检 测， 提升检测效果。另外， 弹性夹头组件 4 独立设置， 通过夹套 40 可以方便地拆卸， 便于维 修、 更换。 0028 第二步， 再通过图像处理软件将所采集的图像处理 （如图 2 所示） ， 拼接， 最终得到 一幅待检测微型铣刀圆周表面的展开图， 如图 3 所示。 0029 具体可以将微型铣刀旋。
24、转一周， 每次只采集 20 个像素宽度上的细长图片， 采集 100幅图像， 再将100张的20个像素宽度的图片进行拼接， 最终处理所用图像由该100幅图 像拼接而成。 0030 首先根据所输入外径标称值计算幅小图像的行数 ： Num = 外径*PI/ps/n， 其中， ps 为每个像素所对应的大小， n 即每周所采集图像， PI 为圆周率， 在此， ps 为 5.78m（每个 像素实际大小） ， n 为 100， 外径单位为 m ； 工作中， 所采集图像大小为 3840ps*20 ps， 即 20 行 ( 如图 3 所示外围矩形 100)， 对于每张采集到的图像， 根据上述所求的行数 Num 。
25、从 20 行 中截取图像 ( 如图 3 所示内部矩形 101)， 并拼接。 0031 第三步， 在得到的展开图中就能很方便地得到微型铣刀的各个参数。 0032 具体视觉处理过程如下述。 0033 正面图像 ： 图 1 所示为正面相机所采集铣刀图像， 根据铣刀标称外径计算拼接所 需的图像行数， 如图 2 所示小矩形区域， 并截取。共采集 100 幅图像完成正面图像的拼接， 结果如图 3 所示。 0034 完成图像拼接后， 根据如下顺序依次求得铣刀待测参数 ： 右旋角、 有效刃长、 右旋 数、 鱼尾角、 右旋沟深、 齿宽、 左旋角、 重叠 ； 其中， 右旋角即图 3 所示右旋线与 X 轴的夹角 ；。
26、 有效刃长即铣刀刃部最小齿沟的前脚 （靠近铣刀尾部的齿沟脚） 到鱼尾尖的距离， 即图 4 中 所示的铣刀鱼尾尖边界到图 5 所示铣刀最小刃前脚边界的距离 ； 右旋数即铣刀右旋的个 数， 由图 6 所示区域个数得到 ； 鱼尾角即铣刀鱼尾尖部分两条切沟所成的角， 由图 7 所式切 说 明 书 CN 103575212 A 6 5/5 页 7 沟的轮廓线， 将下方的轮廓线沿 X 轴向上翻转， 所得的轮廓线与上方的轮廓线之间所称的 钝角即鱼尾角 ； 图 8 所示齿沟的最小外接矩形垂直右旋线方向的边长即右旋沟深 ； 图 9 所 示区域即铣刀刃部， 该区域沿右旋方向的大小即齿宽 ； 图 10 所示由齿沟中。
27、心连线所得直线 与 X 轴方向夹角即左旋角 ； 图 11 所示标识区域为齿沟的前脚和后脚， 它们是分别位于上下 两条右旋区域， 且距离最近的两个齿沟的后脚与前脚， 这两个脚沿 X 轴的距离即铣刀的重 叠。 0035 背面图像 ： 铣刀旋转一周， 由背面相机采集多幅图像， 如图 12 所示， 在该图中依次 测量铣刀的全长、 实际外径、 最大回旋外径。图中的矩形框即铣刀的最小外接矩形， 其右边 界结合机械安装及标定即可得铣刀全长 ； 矩形的高度即铣刀的实际外径， 铣刀旋转一周中， 所得该值的最大值作为实际外径的最终值 ； 在旋转一周中， 所得的矩形上边界行坐标最小 值和下边界行坐标最大值之差即铣刀。
28、的最大回旋外径。 0036 以上仅为本发明的一个较佳实施例， 并非对本发明的保护范围的限定。凡依本案 的设计思路所做的等同变化， 均落入本案的保护范围。 说 明 书 CN 103575212 A 7 1/8 页 8 图 1 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 103575212 A 8 2/8 页 9 图 4 图 5 说 明 书 附 图 CN 103575212 A 9 3/8 页 10 图 6 图 7 说 明 书 附 图 CN 103575212 A 10 4/8 页 11 图 8 图 9 说 明 书 附 图 CN 103575212 A 11 5/8 页 12 图 10 图 11 说 明 书 附 图 CN 103575212 A 12 6/8 页 13 图 12 说 明 书 附 图 CN 103575212 A 13 7/8 页 14 图 13 说 明 书 附 图 CN 103575212 A 14 8/8 页 15 图 14 说 明 书 附 图 CN 103575212 A 15 。