[發明專利]一種回轉刀具的在機視覺檢測方法及其檢測裝置

有效

• 申請號: 201811050334.4
• 申請日: 2018-09-10
• 公開（公告）號: CN109187249B
• 公開（公告）日: 2021-09-17
• 發明（設計）人: 劉建春;江駿杰;柯曉龍;黃海濱;林曉輝
• 申請（專利權）人: 廈門理工學院
• 主分類號: G01N3/56
• 分類號: G01N3/56
• 代理公司: 泉州市潭思專利代理事務所(普通合伙) 35221
• 代理人: 麻艷

本發明公開了一種回轉刀具的在機視覺檢測方法及其裝置，該方法為：以第一攝像頭拍攝回轉刀具的正刀面圖像，對該圖像進行處理分析獲得各刀刃所在位置的角度；根據該角度控制第二攝像頭回轉至側刃面，且使第二攝像頭軸線與側刃面垂直，之后進行拍攝，獲得各刀刃側刃面圖像；對刀具正刀面圖像和刀具側刃面圖像進行視覺分析，獲得刀具磨損情況。該檢測裝置包括相互垂直安裝在支架上第一攝像頭及第二攝像頭，還包括可帶動支架旋轉的旋轉電機，該旋轉電機的旋轉軸與第一攝像頭的軸線同心。本發明可實現在機檢測，能夠更精確地拍攝刀具側面的磨損區域，提高檢測效率。

技術領域

本發明涉及刀具磨損檢測裝置及檢測方法，尤指一種應用于回轉刀具、并可在機檢測的視覺檢測方法及其檢測裝置。

背景技術

在自動化生產中，一個極為關鍵的技術就是刀具狀態監測技術，它是降低制造成本，減少制造環境危害，保證制造系統正常高效運行和產品質量的主要手段之一。傳統的刀具壽命管理雖然可以一定程度上減輕刀具磨損和破損而造成的損失，但是因為刀具壽命的隨機性，其壽命極限估計往往過于保守，以至于大部分刀具未能充分利用。因此，在機加工過程中，定時的掌握刀具的狀態，監測和診斷刀具磨損等損傷故障，對于延長機床設備無故障運行，提高產品質量非常重要。

近年來，隨著計算機技術的高速發展，基于計算機視覺的刀具狀態監測逐步進入機械自動化領域，基于機器視覺的刀具磨損檢測方法，其測量結果不易受實際切削方法和切削參數的影響。一般的視覺檢測裝置采用單攝像頭固定的方式，不僅檢測范圍小，而且檢測精度跳動度大。并且，檢測主要在加工結束后將刀具取出，放置于專門的檢測機構上，時間成本較大。所以刀具在機檢測技術逐漸成為廠家重點關注的對象。

一般針對刀具磨損并基于視覺的檢測裝置和方法通常有如下幾種類型：

一種是由攝像頭拍攝刀具側面圖像(側刀刃圖像)，通過對圖像進行處理并通過一定算法得出刀具磨損情況。例如：CN201710223766.X公開的“一種全自動成型銑刀刃口磨損量的檢測方法及裝置”、CN200810207545.4公開的“基于圖像識別的放置刀具狀態多參數綜合評價方法”、CN201610136470.X公開的“一種超視場在線檢測方法”、CN201621110874.3公開的“一種刀具檢測裝置”。這種檢測裝置及方法只能檢測刀具側面刀刃磨損情況，對于刀具的端面磨損不能檢測。此外，而且由于回轉刀具一般具有多個刀刃，且其刀刃位置不確定(由刀具停止位置不同導致)，需要對刀具進行旋轉或者對攝像頭進行旋轉或者設置多個攝像頭，以便拍攝多個圖像，并對多個圖像分別進行處理，因此將增加處理時間、降低處理效率。

另一種是由攝像頭拍攝刀具端部圖像(正刀面圖像)，通過對圖像進行處理并通過一定算法得出刀具磨損情況。例如：CN201711050107.7公開的“一種高速銑削刀具磨損自動監測方法”、CN201110375174.2公開的“一種球頭銑刀定位及磨損監測方法”。同樣的，這種檢測裝置及方法只能檢測刀具端面刀刃磨損情況，對于刀具的側面磨損不能檢測。

還有一種檢測裝置及方法可以對刀具的端部及側面拍攝圖像，從而可以對刀具的正刀面及側刀刃進行磨損檢測。例如：東華大學王沖沖學位論文《基于高精度計算視覺的刀具磨損在位檢測》，其通過在刀具端部設置三棱鏡，實現設置在側面的相機拍攝刀具端部圖像的目的。該檢測技術雖然可以實現對刀具端部及側面刀刃的磨損檢測，但是兩者的檢測相互獨立。因此該檢測方式對于回轉刀具而言，同樣需要拍攝多個圖像并分別處理，導致處理時間長、處理效率低。

此外，由于回轉刀具的加工機械(例如銑床)主軸不能進行較精度的旋轉角度確認，很難實現在機檢測，必須將刀具從機床上取下，安裝于專門的檢測機構上。如果刀具磨損還在使用范圍內，需要將刀具再安裝回機床上進行加工使用，從而增加時間成本。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于提供一種應用于回轉刀具、并可在機檢測的視覺檢測方法及其檢測裝置，其通過對回轉刀具正刀面拍照分析刀刃角度后，將側面攝像頭旋轉對應的角度，拍攝側刃圖像，之后將所拍攝的圖像進行視覺分析，求得磨損情況。