[發(fā)明專利]一種銑刀側(cè)刃刃口磨損三維檢測(cè)裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810411923.4
• 申請(qǐng)日: 2018-05-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108581635B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-10-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 夏偉;劉獻(xiàn)禮;孟博洋;李宏宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B23Q17/09
• 分類號(hào): B23Q17/09;B23Q17/24
• 代理公司: 哈爾濱市松花江聯(lián)合專利商標(biāo)代理有限公司 23213
• 代理人: 岳昕

1.一種銑刀側(cè)刃刃口磨損三維檢測(cè)裝置及方法，其特征在于：使用相機(jī)調(diào)節(jié)裝置將三維檢測(cè)相機(jī)安裝在數(shù)控機(jī)床上，三維相機(jī)可采集到刀具刃口輪廓數(shù)據(jù)，運(yùn)用Visual C++6.0的MFC開(kāi)發(fā)平臺(tái)建立了磨損檢測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)由工控機(jī)-機(jī)床通訊、圖像采集、數(shù)據(jù)處理和磨損量計(jì)算模塊組成，按照采集步驟將采集出的數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，由數(shù)據(jù)處理模塊對(duì)其進(jìn)行去噪和平滑處理，再通過(guò)磨損量計(jì)算模塊計(jì)算出刀具刃口的磨損量。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種銑刀側(cè)刃刃口磨損三維檢測(cè)裝置及方法，其特征在于：所述的相機(jī)調(diào)節(jié)裝置主要由相機(jī)支座(3)、Z軸滑塊(4)、相機(jī)固定架(5)、Y軸滑桿(6)、Y軸滑塊(8)和磁力座(12)組成，該裝置通過(guò)移動(dòng)磁力座(12)確定檢測(cè)時(shí)相機(jī)與刀具的相對(duì)位置，通過(guò)Z軸滑塊(4)在相機(jī)支座(3)上滑動(dòng)調(diào)節(jié)相機(jī)在Z軸方向的位置并可繞Z軸旋轉(zhuǎn)，通過(guò)Y軸滑塊(8)在Y軸滑桿(6)上滑動(dòng)調(diào)節(jié)相機(jī)在Y軸方向的位置并可繞Y軸旋轉(zhuǎn)，相機(jī)固定架(5)可繞X軸旋轉(zhuǎn)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種銑刀側(cè)刃刃口磨損三維檢測(cè)裝置及方法，其特征在于：所述的三維檢測(cè)相機(jī)選用基于結(jié)構(gòu)光技術(shù)的三維檢測(cè)相機(jī)，相機(jī)投射的結(jié)構(gòu)光平面與刀具刃口垂直，快速掃描出刀具刃口輪廓數(shù)據(jù)，根據(jù)設(shè)定好的采集路徑，采集出整條切削刃數(shù)據(jù)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的一種銑刀側(cè)刃刃口磨損三維檢測(cè)裝置及方法，其特征在于：所述的由相機(jī)采集出的刀具刃口數(shù)據(jù)，需要通過(guò)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)處理模塊采用移動(dòng)最小二乘法對(duì)其數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪、平滑處理，再基于差分曲率法估算出離散點(diǎn)曲率，根據(jù)曲率值對(duì)輪廓數(shù)據(jù)中直線段和圓弧段數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類處理。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種銑刀側(cè)刃刃口磨損三維檢測(cè)裝置及方法，其特征在于：所述的磨損量計(jì)算模塊將數(shù)據(jù)處理模塊處理后的刀具刃口輪廓數(shù)據(jù)根據(jù)相應(yīng)的計(jì)算方法計(jì)算出刀具刃口的鈍圓半徑、VB值和磨損體積。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種銑刀側(cè)刃刃口磨損三維檢測(cè)裝置及方法，其特征在于：所述的鈍圓半徑計(jì)算方法是將刀具刃口直線段數(shù)據(jù)擬合兩條直線，再得到其角平分線與刀具刃口輪廓的交點(diǎn)，過(guò)交點(diǎn)做與兩條擬合直線相切的圓，所有相機(jī)掃描截面數(shù)據(jù)中得出圓半徑的最大值記為刀具刃口鈍圓半徑；將未發(fā)生磨損的刀具刃口輪廓數(shù)據(jù)與每個(gè)截面中磨損的刀具刃口輪廓數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化到測(cè)量坐標(biāo)系中，識(shí)別出兩輪廓數(shù)據(jù)臨界點(diǎn)，再過(guò)兩臨界點(diǎn)做垂直后刀面的兩條平行線并計(jì)算兩條平行線距離，所有截面數(shù)據(jù)中得出距離的最大值記為VB值；測(cè)量坐標(biāo)系中在兩臨界點(diǎn)范圍內(nèi)分別做兩輪廓線積分，求出兩個(gè)積分的差值記為橫截面內(nèi)的磨損面積S，再將每個(gè)截面的磨損面積與截面間隔Δl相乘并進(jìn)行累加進(jìn)而求出磨損區(qū)域近似的磨損體積V。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種銑刀側(cè)刃刃口磨損三維檢測(cè)裝置及方法，其特征在于：所述的檢測(cè)方法包括以下步驟：

步驟一、固定好相機(jī)，調(diào)節(jié)相機(jī)和刀具的相對(duì)位置，保證相機(jī)結(jié)構(gòu)光線與刀具刃口垂直并可采集到刀具刃口輪廓數(shù)據(jù)；

步驟二、在檢測(cè)系統(tǒng)中進(jìn)行相機(jī)校準(zhǔn)和調(diào)整相機(jī)曝光值，保證采集出清晰有效的刀具刃口輪廓數(shù)據(jù)；

步驟三、通過(guò)數(shù)控機(jī)床的通訊系統(tǒng)控制主軸和Z軸伺服電機(jī)，按照設(shè)定好的轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度使刀具和相機(jī)形成相對(duì)運(yùn)動(dòng)，相機(jī)可根據(jù)采集路徑采集出刀具刃口輪廓數(shù)據(jù)并傳輸?shù)接?jì)算機(jī)；

步驟四、檢測(cè)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)處理模塊對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪、平滑處理，再通過(guò)磨損量計(jì)算模塊計(jì)算出磨損量，判斷刀具的磨損情況。