[发明专利]一种砂轮修锐修整的图像视觉监控装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及精密磨削制造砂轮修锐修整领域，尤其涉及一种砂轮修锐修整的图像视觉监控装置及方法。

背景技术

砂轮修锐修整时精密/超精密加工技术的关键，如何高效对砂轮修锐修整进行在位/在线监控一直是产业化的技术瓶颈。一般情况下，砂轮表面磨粒出刃状态需要采用扫描电镜或白光干涉仪等离线检测方式判断砂轮表面磨粒出刃是否充分，使得砂轮修锐修整效率低下，而且不易掌握砂轮表面修锐修整情况。因此，本发明提出一种砂轮修锐修整的图像视觉监控装置，并结合图像处理与机器视觉处理技术，对砂轮进行在线修锐修整的监控。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术砂轮修锐修整效率低下且修整精度不高的问题，本发明提供一种砂轮修锐修整的图像视觉监控装置及方法，并结合图像处理与机器视觉处理技术，实现砂轮在线修锐修整的智能化监控，其具体的技术方案如下，包括：

一种砂轮修锐修整的图像视觉监控装置，包括：

图像采集装置，用于拍摄砂轮表面微磨粒出刃的三维形貌图像；

图像与机器视觉处理系统，用于将拍摄的三维形貌图像进行图像处理，通过三维重构方法将磨粒三维点云形貌展现出来；

CNC集成控制系统，用于根据磨粒三维点云形貌观察磨粒出刃状况，自适应调节砂轮修锐修整工艺参数，从而实现砂轮修锐修整的在线监控与智能控制。

进一步地，所述的图像采集装置采用CCD高清摄像头。

进一步地，所述的图像与机器视觉处理系统采用MATLAB软件从CCD拍摄的图像中提取磨粒三维形貌特征值，观察砂轮表面磨粒出刃状况。

本发明另一方提供了一种基于所述装置的砂轮修锐修整的图像视觉监控方法，包括步骤：

步骤1、拍摄金刚石砂轮表面的微磨粒出刃的形貌图像；

步骤2、将拍摄的微磨粒出刃的形貌图像进行图像处理，通过三维重构方法将磨粒三维点云形貌展现出来；

步骤3、根据磨粒三维点云形貌观察磨粒出刃状况，自适应调节砂轮修锐修整工艺参数，从而实现砂轮修锐修整的在线监控与智能控制。

具体而言，所述步骤2具体包括：

步骤21、对所拍摄的金刚石砂轮表面的微磨粒出刃的形貌图像进行拼接与重构，展现砂轮表面三维空间形貌；

步骤22、根据所重构的砂轮表面三维空间形貌中金刚石磨粒与结合剂的灰度值不同，调整上阈值与下阈值，使金刚石磨粒与结合剂进行颜色的区分，从而得到区分金刚石磨粒与结合剂的三维点云形貌，展现出金刚石砂轮表面的微磨粒出刃状况。

具体而言，所述的步骤2采用MATLAB软件对拍摄的微磨粒出刃形貌图像进行图像处理，通过三维重构方法将磨粒三维点云形貌展现出来。

具体而言，所述磨削工艺参数包括金刚石砂轮的转速、进给深度、进给速度。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

（1）与普通的砂轮修锐修整技术相比，本发明所设计的修锐修整在线监控装置可以提高砂轮修锐修整效率，提高精密磨削加工用砂轮工具的修整精度。

（2）与离线检测砂轮磨粒出刃相比，本发明设计和制作的通过CCD高清摄像头获取微磨粒出刃三维形貌图像的方法，操作简便，可以节省检测工序，极大提高砂轮修锐修整效率。

（3）本发明结合图像与机器视觉处理技术，将提取的磨粒出刃状态数据集成到CNC控制系统，自适应调节砂轮修锐修锐工艺参数，实现砂轮修锐修整的在线监控。

附图说明

图1 为本发明实施例的砂轮修锐修整的图像视觉监控装置示意图。

图2为本发明实施例的砂轮修锐修整的图像视觉监控方法流程示意图。

图中所示：1-金刚石砂轮；2-修整器；3-CCD高清摄像头；4-微磨粒出刃形貌图像；5-图像与机器视觉处理系统；6-磨粒出刃状况；7-CNC集成控制系统；8-金刚石磨粒；9-结合剂。

具体实施方式

为更好理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，但是本发明要求保护的范围并不局限于实施例表示的范围。

如图1所示，一种砂轮修锐修整的图像视觉监控装置，包括：

图像采集装置，采用CCD高清摄像头3，用于拍摄金刚石砂轮1表面的微磨粒出刃的形貌图像4；

图像与机器视觉处理系统5，用于将拍摄的微磨粒出刃的形貌图像4进行图像处理，通过三维重构方法将磨粒三维点云形貌展现出来；