[發明專利]一種雙攝像頭圖像采集裝置及圖像拼接的平底銑刀磨損在線檢測方法

在審

• 申請號: 201711185500.7
• 申請日: 2017-11-23
• 公開（公告）號: CN108062072A
• 公開（公告）日: 2018-05-22
• 發明（設計）人: 吳雪峰;畢淞澤
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: G05B19/4065
• 分類號: G05B19/4065;G01B11/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 岳泉清

一種雙攝像頭圖像采集裝置及圖像拼接的平底銑刀磨損在線檢測方法，本發明涉及基于機器視覺的在線刀具磨損檢測領域。本發明為了解決現有圖像拼接過程中光線變化圖像匹配困難、傳統離線測量二次裝夾會造成誤差以及加工精度和效率低的問題。本發明裝置的L形安裝架包括底板和調節桿，調節桿垂直設置于底板的一端，調節桿上設置螺紋；底板上設置相機固定箱，CCD相機設置在相機固定箱內，相機固定箱的一個側面為LED發光板，LED發光板設置個與CCD相機攝像頭對應的孔；調節旋鈕設置安裝板上，調節桿配有滑道，安裝板嵌入滑道中，調節旋鈕通過螺紋與調節桿配合使用，實現安裝板與滑道的相對移動。本發明用于在線刀具磨損檢測領域。

技術領域

本發明涉及基于機器視覺的在線刀具磨損檢測領域，具體涉及雙攝像頭圖像采集裝置及圖像拼接的平底銑刀磨損在線檢測方法。

背景技術

隨著現代制造業和工業自動化的高速發展，數控機床和加工中心得到了廣泛應用，作為切削過程的直接執行者，刀具的磨損會降低加工過程中的精度，并且使加工效率降低，因此刀具狀態的監測就變得越來越重要，它在推動加工過程中的無人化和自動化發展方面起到了非常重要的作用。刀具磨損和破損在切削過程中是不可避免的，它會給自動化加工帶來許多不良的影響，影響工件的表面質量，造成機床的損壞，甚至會威脅操作者的生命安全，造成難以估計的損失。

目前對于在加工過程中的刀具磨損(損壞)監測的方法主要有間接監測和直接監測兩種方法。間接監測方法通過測量切削過程中與刀具磨損或破損有較強內在聯系的某一種或幾種參量，或測量某種物理現象，根據其變化并通過一定的標定關系來監測刀具磨損或破損的狀態。例如：監測加工工件質量(表面粗糙度、面形精度等)的忽然變化；機床的忽然振動；切削時異常的聲響；切削時溫度的忽然變化；切削力的忽然變化；主軸功率的忽然增加或減小等，都可以間接的反應刀具的磨損和破損狀態。目前常用的方法有基于聲發射信號的監測方法、基于切削力信號的監測方法、基于工件尺寸的監測方法、基于切削溫度的監測方法等。直接法是通過一定的監測方法直接從刀具本身的磨損或破損狀態來評價，如刀具在形狀和重量上發生變化，并依據具體的測量技術和方法來判斷刀具是否磨損或者破損。常用的方法有光學掃描法、計算機視覺法、接觸探測傳感器法等。

現有間接法對加工中的刀具磨損進行監測，本質上是通過獲取加工過程中的機械信號對刀具狀態進行檢測。這些方法的評價標準會隨著加工工件的尺寸、加工速度、進給量、工件的材料和刀具型號等因素而變化，需要不斷地修正系統的一些參數和相關的設置。而且對于刀具磨損的閾值的選取和設定非常困難，在實際加工中都會發生變化，對加工環境要求嚴格，從而影響了實際加工的應用。而且其只能判斷刀具是否磨損(定性)，而不能獲得具體的刀具切削刃形狀參數和幾何精度等信息。而且由于信號的轉換和計算需要耗費時間，效率和精確度不高。因此，準確獲取刀具切削刃的形狀參數的最佳方法仍然是直接法，目前，英國、美國、德國、日本等制造發達國家有多種基于直接測量法的刀具預調/測量儀產品，但是目前仍然存在以下幾個方面的問題：大多數測量方法和產品受測量原理的限制，只能做成獨立裝置，無法實現在線/在機檢測，只能加工過程中分階段進行離線測量，因此刀具無法及時獲取切削刃的形狀信息，導致無法及時監測刀具的磨損情況；同時多次離線測量或造成二次裝夾誤差，造成加工精度和加工效率降低；現有的基于圖像技術的刀具直接測量方法和產品，為保證能夠實現對于小尺寸刀具的精密測量，采用大倍率小視場的光學鏡頭，大尺寸刀具測量時圖像超出了視場無法準確獲取刀具切削刃的形狀信息，只能更換小倍率大視場鏡頭，這會導致測量精度下降，而且設備安裝調整等準備時間增加，檢測效率降低。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有圖像拼接過程中光線變化圖像匹配困難、傳統離線測量二次裝夾會造成誤差以及加工精度和效率低的問題，而提出一種雙攝像頭圖像采集裝置及圖像拼接的平底銑刀磨損在線檢測方法。

一種雙攝像頭圖像采集裝置包括：L形安裝架、相機固定箱、LED發光板、CCD相機、相機轉向旋鈕、傳輸線、調節旋鈕和安裝板；