本實(shí)用新型涉及機(jī)械加工檢測(cè)領(lǐng)域，特別涉及一種非接觸式切削溫度檢測(cè)設(shè)備。

背景技術(shù)：

切削加工是機(jī)械制造中廣泛采用的一種方法，零件在機(jī)切削加工時(shí)會(huì)產(chǎn)生切削溫度，切削熱會(huì)分布到刀具、材料、切屑以及環(huán)境中，使刀具和工件迅速升溫，溫度過(guò)高會(huì)影響工件的加工質(zhì)量、加劇刀具的磨損、影響刀具使用壽命等，甚至引起工件的熱變形。隨著數(shù)控機(jī)床、加工中心的推廣與應(yīng)用，對(duì)零件的精度和加工質(zhì)量要求越來(lái)越高，切屑力和切削熱對(duì)加工質(zhì)量的影響引起了廣泛的關(guān)注。因此，切削溫度的檢測(cè)對(duì)提高工件加工質(zhì)量、提高刀具壽命以及研究切削機(jī)理、刀具磨損機(jī)理以及材料變形機(jī)理都有重要意義。

目前機(jī)械加工過(guò)程中常規(guī)的溫度檢測(cè)方法有接觸式測(cè)量和非接觸式測(cè)量?jī)煞N。較普遍的接觸式溫度測(cè)量方式包括電阻式和熱電偶式，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，精度較高，操作方面等優(yōu)點(diǎn)，但不足之處在于影響被測(cè)物體溫度場(chǎng)分布，反應(yīng)較慢，一些測(cè)量方式工藝復(fù)雜，如薄膜熱電偶，需要多點(diǎn)測(cè)量時(shí)布線復(fù)雜、應(yīng)用不便。非接觸式測(cè)量紅外線測(cè)溫、CCD(高強(qiáng)度照相機(jī))法、光導(dǎo)纖維測(cè)溫法等，其中紅外測(cè)溫法由于反應(yīng)速度快、測(cè)溫范圍寬、遠(yuǎn)近距離測(cè)量均可以及獲得溫度場(chǎng)分布等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用到電力、鋼鐵、化工以及國(guó)防等領(lǐng)域。但是在使用紅外測(cè)溫儀測(cè)量切削溫度時(shí)，常規(guī)做法是操作人員手持測(cè)溫儀記錄切削溫度，受環(huán)境溫度、操作者操作穩(wěn)定性、距離以及機(jī)床防護(hù)罩干擾等多因素影響，造成測(cè)量誤差；另一方面，基于高精度的質(zhì)量要求以及特種加工、高速切削等加工工藝要求，需實(shí)時(shí)獲得切削溫度，檢測(cè)數(shù)據(jù)的在線處理和實(shí)時(shí)反饋尤為重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本實(shí)用新型的目的在于提供一種非接觸式切削溫度檢測(cè)設(shè)備，可采用紅外成像的方式采集切削加工過(guò)程中的圖像數(shù)據(jù)，并便于定位在數(shù)控機(jī)床上，以達(dá)到有效檢測(cè)數(shù)控機(jī)床加工時(shí)的切削溫度，提高零件加工質(zhì)量的目的。

本實(shí)用新型的非接觸式切削溫度檢測(cè)設(shè)備，包括底座、機(jī)械手及紅外測(cè)溫儀；所述底座的底部設(shè)有用于磁性吸附金屬體的磁性底板，所述機(jī)械手連接在底座上，所述紅外測(cè)溫儀連接在機(jī)械手上并由機(jī)械手帶動(dòng)在空間中移動(dòng)。

進(jìn)一步，所述磁性底板為電磁吸附式結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步，所述機(jī)械手包括從上往下依次連接的上臂、中臂和下臂，所述上臂與中臂通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)Ⅰ單自由度轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述中臂與下臂通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)Ⅱ單自由度轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述下臂連接于底座，所述紅外測(cè)溫儀連接在上臂遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)Ⅰ的一端。

進(jìn)一步，所述下臂通過(guò)一回轉(zhuǎn)平臺(tái)與底座相連，所述回轉(zhuǎn)平臺(tái)與磁性底板平行設(shè)置，所述回轉(zhuǎn)平臺(tái)由固定于底座的回轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)而旋轉(zhuǎn)。

進(jìn)一步，該設(shè)備還包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)Ⅰ、驅(qū)動(dòng)電機(jī)Ⅱ及驅(qū)動(dòng)電機(jī)Ⅲ；所述轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)Ⅰ由驅(qū)動(dòng)電機(jī)Ⅰ驅(qū)動(dòng)而旋轉(zhuǎn)，所述轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)Ⅱ由驅(qū)動(dòng)電機(jī)Ⅱ驅(qū)動(dòng)而旋轉(zhuǎn)；所述上臂通過(guò)軸承與轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)Ⅰ相連，且所述上臂由驅(qū)動(dòng)電機(jī)Ⅲ驅(qū)動(dòng)而自軸旋轉(zhuǎn)。

進(jìn)一步，所述上臂為軸向伸縮式結(jié)構(gòu)，該設(shè)備還包括用于驅(qū)動(dòng)上臂伸縮的氣動(dòng)直線氣缸；所述紅外測(cè)溫儀隨上臂的伸縮而沿上臂軸向移動(dòng)。

進(jìn)一步，該設(shè)備還包括一自動(dòng)控制系統(tǒng)，所述自動(dòng)控制系統(tǒng)包括處理控制器、距離傳感器、無(wú)線通信器及取電器；所述處理控制器分別與紅外測(cè)溫儀、回轉(zhuǎn)電機(jī)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)Ⅰ、驅(qū)動(dòng)電機(jī)Ⅱ、驅(qū)動(dòng)電機(jī)Ⅲ、無(wú)線通信器及取電器相連；所述距離傳感器設(shè)在紅外測(cè)溫儀上，用于實(shí)時(shí)探測(cè)紅外測(cè)溫儀的測(cè)溫端頭與待檢測(cè)工件之間的平行距離；所述無(wú)線通信器設(shè)于底座，用于實(shí)現(xiàn)處理控制器與外置手持式終端的通信；所述取電器設(shè)于底座，用于與供電電源相連以實(shí)現(xiàn)各用電部件的電能供應(yīng)。

進(jìn)一步，所述供電電源包括太陽(yáng)能光伏組件、MPPT控制器、蓄電池及逆變器，所述太陽(yáng)能光伏組件的輸出端與MPPT控制器的輸入端相連，所述MPPT控制器的輸出端與蓄電池的輸入端相連，所述蓄電池的輸出端與逆變器的輸入端相連，所述逆變器的輸出端與取電器的電力輸入端相連。

進(jìn)一步，所述太陽(yáng)能光伏組件括電池總成和用于固定電池總成的邊框，所述電池總成包括從上往下依次設(shè)置的前板玻璃、前層膠膜、電池片、后層膠膜和背板玻璃；所述前板玻璃和背板玻璃四周固定密封連接，所述前層膠膜、電池片及后層膠膜固定在由前板玻璃和背板玻璃形成的密封空間中。

進(jìn)一步，所述邊框上一體成型有用于安裝MPPT控制器、蓄電器及逆變器的電路盒。

本實(shí)用新型的有益效果：本實(shí)用新型的非接觸式切削溫度檢測(cè)設(shè)備，紅外測(cè)溫儀可采用紅外成像的方式采集切削加工過(guò)程中的圖像數(shù)據(jù)；底座設(shè)有磁性底板，使用時(shí)可將底座吸附在數(shù)控機(jī)床的金屬床身或立柱上，從而便于該設(shè)備的定位，同時(shí)無(wú)需更改機(jī)床結(jié)構(gòu)，降低了該設(shè)備的應(yīng)用成本；紅外測(cè)溫儀還可由機(jī)械手驅(qū)動(dòng)而在空間中移動(dòng)，適應(yīng)待檢測(cè)工件的實(shí)際情況，達(dá)到了有效檢測(cè)數(shù)控機(jī)床加工時(shí)的切削溫度，提高了零件加工質(zhì)量的目的。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述：

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型的自動(dòng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；

圖3為本實(shí)用新型的太陽(yáng)能光伏組件的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1至圖3所示：本實(shí)施例的非接觸式切削溫度檢測(cè)設(shè)備，包括底座1、機(jī)械手及紅外測(cè)溫儀3；所述底座1的底部設(shè)有用于磁性吸附金屬體的磁性底板1a，所述機(jī)械手連接在底座1上，所述紅外測(cè)溫儀3連接在機(jī)械手上并由機(jī)械手帶動(dòng)在空間中移動(dòng)；底座1可由金屬制成，整體呈長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)；機(jī)械手可為現(xiàn)有常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)，具有一定的伸縮、折疊自由度，其連接底座1與紅外測(cè)溫儀3，使紅外測(cè)溫儀3相對(duì)固定；底板具有硬磁性(永久磁性)或者軟磁性(暫時(shí)磁性)，能夠與金屬件磁性相吸，便于底座1定位；紅外測(cè)溫儀3可為現(xiàn)有常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)，其工作原理則不再贅述；紅外測(cè)溫儀3可采用紅外成像的方式采集切削加工過(guò)程中的圖像數(shù)據(jù)；底座1設(shè)有磁性底板1a，使用時(shí)可將底座1吸附在數(shù)控機(jī)床的金屬床身或立柱上，從而便于該設(shè)備的定位，同時(shí)無(wú)需更改機(jī)床結(jié)構(gòu)，降低了該設(shè)備的應(yīng)用成本；紅外測(cè)溫儀3還可由機(jī)械手驅(qū)動(dòng)而在空間中移動(dòng)，適應(yīng)待檢測(cè)工件的實(shí)際情況，達(dá)到了有效檢測(cè)數(shù)控機(jī)床加工時(shí)的切削溫度，提高了零件加工質(zhì)量的目的。

本實(shí)施例中，所述磁性底板1a為電磁吸附式結(jié)構(gòu)；磁性底板1a與一電磁機(jī)構(gòu)相連，當(dāng)電磁機(jī)構(gòu)通電后，磁性底板1a即具有磁性，從而能夠吸附在機(jī)床上；當(dāng)需要取下底座1時(shí)，只需斷開(kāi)電磁機(jī)構(gòu)的電路即可，提高了使用的便利性；電磁機(jī)構(gòu)的電能可來(lái)自市電或者其它發(fā)電器。

本實(shí)施例中，所述機(jī)械手包括從上往下依次連接的上臂21、中臂22和下臂23，所述上臂21與中臂22通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)Ⅰ24單自由度轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述中臂22與下臂23通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)Ⅱ25單自由度轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述下臂23連接于底座1，所述紅外測(cè)溫儀3連接在上臂21遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)Ⅰ24的一端；在空間上，上臂21與下臂23具有垂直關(guān)系；轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)Ⅰ24、轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)Ⅱ25分別實(shí)現(xiàn)相應(yīng)兩部件的鉸接；上臂21與中臂22之間的夾角可變，中臂22與下臂23之間的夾角也可變，兩夾角的改變相配合使得紅外測(cè)溫儀3處于空間上不同的位置，從而適應(yīng)工件的檢測(cè)需求，通用性強(qiáng)且檢測(cè)準(zhǔn)確度高。

本實(shí)施例中，所述下臂23通過(guò)一回轉(zhuǎn)平臺(tái)4與底座1相連，所述回轉(zhuǎn)平臺(tái)4與磁性底板1a平行設(shè)置，所述回轉(zhuǎn)平臺(tái)4由固定于底座1的回轉(zhuǎn)電機(jī)54驅(qū)動(dòng)而旋轉(zhuǎn)；回轉(zhuǎn)電機(jī)54的輸出軸可通過(guò)渦輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與回轉(zhuǎn)平臺(tái)4相連；回轉(zhuǎn)平臺(tái)4旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)機(jī)械臂一同旋轉(zhuǎn)，在簡(jiǎn)化機(jī)械臂結(jié)構(gòu)、提高裝置緊湊性的前提下增大了紅外測(cè)溫儀3的移動(dòng)自由度，從而滿足多種檢測(cè)要求，提高適用范圍。

本實(shí)施例中，該設(shè)備還包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)Ⅰ51、驅(qū)動(dòng)電機(jī)Ⅱ52及驅(qū)動(dòng)電機(jī)Ⅲ53；所述轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)Ⅰ24由驅(qū)動(dòng)電機(jī)Ⅰ51驅(qū)動(dòng)而旋轉(zhuǎn)，所述轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)Ⅱ25由驅(qū)動(dòng)電機(jī)Ⅱ52驅(qū)動(dòng)而旋轉(zhuǎn)；所述上臂21通過(guò)軸承26與轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)Ⅰ24相連，且所述上臂21由驅(qū)動(dòng)電機(jī)Ⅲ53驅(qū)動(dòng)而自軸旋轉(zhuǎn)；驅(qū)動(dòng)電機(jī)Ⅰ51啟動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)Ⅰ24動(dòng)作，從而上臂21與中臂22之間的夾角可調(diào)；驅(qū)動(dòng)電機(jī)Ⅱ52啟動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)Ⅱ25動(dòng)作，從而中臂22與下臂23之間的夾角可調(diào)；動(dòng)電機(jī)Ⅲ啟動(dòng)時(shí)，上臂21自軸旋轉(zhuǎn)；紅外測(cè)溫儀3可通過(guò)螺接方式連接在上臂21末端；各電機(jī)之間相互配合，使得紅外測(cè)溫儀3得到精確的移動(dòng)，其測(cè)量精度高；同時(shí)，所述上臂21優(yōu)選為軸向伸縮式結(jié)構(gòu)，該設(shè)備還包括用于驅(qū)動(dòng)上臂21伸縮的氣動(dòng)直線氣缸6，上臂21與氣動(dòng)直線氣缸6的活塞桿相連，活塞桿的直線伸縮帶動(dòng)上臂21伸縮；所述紅外測(cè)溫儀3則隨上臂21的伸縮而沿上臂21軸向移動(dòng)；實(shí)現(xiàn)紅外測(cè)溫儀3的多方位調(diào)節(jié)。

本實(shí)施例中，該設(shè)備還包括一自動(dòng)控制系統(tǒng)，所述自動(dòng)控制系統(tǒng)包括處理控制器71、距離傳感器72、無(wú)線通信器73及取電器74；所述處理控制器71分別與紅外測(cè)溫儀3、回轉(zhuǎn)電機(jī)54、驅(qū)動(dòng)電機(jī)Ⅰ51、驅(qū)動(dòng)電機(jī)Ⅱ52、驅(qū)動(dòng)電機(jī)Ⅲ53、無(wú)線通信器73及取電器74相連；所述距離傳感器72設(shè)在紅外測(cè)溫儀3上，用于實(shí)時(shí)探測(cè)紅外測(cè)溫儀3的測(cè)溫端頭與待檢測(cè)工件之間的平行距離；所述無(wú)線通信器73設(shè)于底座1，用于實(shí)現(xiàn)處理控制器71與外置手持式終端75的通信；所述取電器74設(shè)于底座1，用于與供電電源相連以實(shí)現(xiàn)各用電部件的電能供應(yīng)；距離傳感器72可為超聲波測(cè)距式結(jié)構(gòu)，不僅能夠測(cè)量距離，而且還能夠保證紅外測(cè)溫儀3的測(cè)溫端頭與待檢測(cè)工件保持水平，提高檢測(cè)的可靠性；處理控制器71為單片機(jī)，其具有數(shù)據(jù)處理和信號(hào)控制的功能，接收紅外測(cè)溫儀3及距離傳感器72的相關(guān)信息，通過(guò)無(wú)線通信器73將信息傳至外置手持式終端75，操作者通過(guò)外置手持式終端75即可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制；處理控制器71、無(wú)線通信器73及取電器74通過(guò)一盒體9設(shè)在底座1上；取電器74可與市電或者其它發(fā)電器相連。

例如，利用本裝置的檢測(cè)可通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn)：

步驟一：數(shù)據(jù)庫(kù)建立；利用兩點(diǎn)定標(biāo)法校正紅外成像的非均勻性，建立溫度與圖像灰度數(shù)據(jù)庫(kù)；建立材料發(fā)射率、環(huán)境溫度以及距離與溫度關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)。

步驟二：位姿調(diào)整；接通電源和氣源，將底座1固定數(shù)控機(jī)床床身或立柱上，通電吸附；通過(guò)外置手持式終端75調(diào)整各執(zhí)行機(jī)構(gòu)(包括回轉(zhuǎn)電機(jī)54、驅(qū)動(dòng)電機(jī)Ⅰ51、驅(qū)動(dòng)電機(jī)Ⅱ52及驅(qū)動(dòng)電機(jī)Ⅲ53)，使紅外測(cè)溫儀3的測(cè)溫端頭中心線與待檢測(cè)工件保持水平。

步驟三：調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)，系統(tǒng)修正；測(cè)定加工材料屬性，查找數(shù)據(jù)庫(kù)，確定發(fā)射率系數(shù)和修訂系數(shù)；檢測(cè)環(huán)境溫度，確定溫度修正系數(shù)；確定非線性校正系數(shù)；確定距離修正系數(shù)；根據(jù)參數(shù)對(duì)紅外測(cè)溫成像系統(tǒng)進(jìn)行校正。

步驟四：溫度采集；啟動(dòng)切削加工，略微調(diào)整紅外測(cè)溫儀3姿態(tài)，使測(cè)溫儀圖像最佳。

步驟五：將步驟四采集的數(shù)據(jù)收集到處理控制器71進(jìn)行處理，并由無(wú)線通信器73發(fā)送。

步驟六：溫度顯示；接收步驟五發(fā)送的數(shù)據(jù)，調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)，擬合灰度圖像，得到溫度數(shù)值并顯示。

步驟七：自動(dòng)修正。隨切環(huán)境溫度、材料表面質(zhì)量、測(cè)試距離、工件溫度等因素變化，對(duì)測(cè)溫系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行二次校正，減少測(cè)量誤差。

本實(shí)施例中，所述供電電源包括太陽(yáng)能光伏組件81、MPPT控制器82、蓄電池83及逆變器84，所述太陽(yáng)能光伏組件81的輸出端與MPPT控制器82的輸入端相連，所述MPPT控制器82的輸出端與蓄電池83的輸入端相連，所述蓄電池83的輸出端與逆變器84的輸入端相連，所述逆變器84的輸出端與取電器74的電力輸入端相連；太陽(yáng)能光伏組件81、MPPT控制器82可設(shè)在室外，其通過(guò)導(dǎo)線與其它部件相連接；太陽(yáng)能光伏組件81可將光能轉(zhuǎn)化為電能并儲(chǔ)存在蓄電池83中，逆變器84則把產(chǎn)生的直流電能轉(zhuǎn)變成交流電并輸出供本裝置的用電部件使用，有利于節(jié)能環(huán)保的實(shí)現(xiàn)；而且，MPPT控制器82可對(duì)光伏陣列中的最大功率點(diǎn)進(jìn)行跟蹤，獲取最大功率點(diǎn)的方案，使供電電源始終輸出最大功率，從而提高太陽(yáng)能利用率。

本實(shí)施例中，所述太陽(yáng)能光伏組件81括電池總成和用于固定電池總成的邊框812，所述電池總成包括從上往下依次設(shè)置的前板玻璃81a、前層膠膜81b、電池片81c、后層膠膜81d和背板玻璃81e；所述前板玻璃81a和背板玻璃81e四周固定密封連接，所述前層膠膜81b、電池片81c及后層膠膜81d固定在由前板玻璃81a和背板玻璃81e形成的密封空間中；由于前板玻璃81a和背板玻璃81e四周固定密封連接，可提高電池總成封裝的密封性和可靠性，最大限度地延緩封裝材料的老化；前板玻璃81a、背板玻璃81e為鋼化玻璃結(jié)構(gòu)；前層膠膜81b和后層膠膜81d則均為熔點(diǎn)大于80℃的EVA膠膜；邊框812包括均采用金屬材料制成的上橫擋邊、中橫擋邊、下橫擋板、側(cè)板和封板，所述上橫擋邊、中橫擋邊、下橫擋板從上往下依次與側(cè)板連接，中橫擋邊與上橫擋邊相對(duì)的一側(cè)的末端設(shè)置有導(dǎo)流面，導(dǎo)流面與水平方向呈負(fù)角，導(dǎo)流面的長(zhǎng)度為4mm～8mm，所述導(dǎo)流面與水平方向的夾角為-3°～-6°；上橫擋邊遠(yuǎn)離側(cè)板的一端向下延伸形成防溢凸塊，向下即朝向中橫擋邊的方向，裝配時(shí)，防溢凸塊與前板玻璃81a緊密接觸，有效防止膠體的溢出，增強(qiáng)了結(jié)合能力。

本實(shí)施例中，所述邊框上一體成型有用于安裝MPPT控制器82、蓄電器及逆變器84的電路盒85；邊框例如可為鋁制結(jié)構(gòu)；采用該結(jié)構(gòu)，MPPT控制器82、蓄電池83、逆變器84能與太陽(yáng)能電池組件整體式設(shè)置，在太陽(yáng)能電池組件上即可實(shí)現(xiàn)電能儲(chǔ)存及轉(zhuǎn)換的功能，使用時(shí)無(wú)需另行搬運(yùn)和接線，利于電力裝置的小型化和家用化；逆變器84優(yōu)選為GaN太陽(yáng)能逆變器84結(jié)構(gòu)。

最后說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。