[发明专利]一种双摄像头图像采集装置及图像拼接的平底铣刀磨损在线检测方法

说明书

一种双摄像头图像采集装置及图像拼接的平底铣刀磨损在线检测方法，本发明涉及基于机器视觉的在线刀具磨损检测领域。本发明为了解决现有图像拼接过程中光线变化图像匹配困难、传统离线测量二次装夹会造成误差以及加工精度和效率低的问题。本发明装置的L形安装架包括底板和调节杆，调节杆垂直设置于底板的一端，调节杆上设置螺纹；底板上设置相机固定箱，CCD相机设置在相机固定箱内，相机固定箱的一个侧面为LED发光板，LED发光板设置个与CCD相机摄像头对应的孔；调节旋钮设置安装板上，调节杆配有滑道，安装板嵌入滑道中，调节旋钮通过螺纹与调节杆配合使用，实现安装板与滑道的相对移动。本发明用于在线刀具磨损检测领域。

技术领域

本发明涉及基于机器视觉的在线刀具磨损检测领域，具体涉及双摄像头图像采集装置及图像拼接的平底铣刀磨损在线检测方法。

背景技术

随着现代制造业和工业自动化的高速发展，数控机床和加工中心得到了广泛应用，作为切削过程的直接执行者，刀具的磨损会降低加工过程中的精度，并且使加工效率降低，因此刀具状态的监测就变得越来越重要，它在推动加工过程中的无人化和自动化发展方面起到了非常重要的作用。刀具磨损和破损在切削过程中是不可避免的，它会给自动化加工带来许多不良的影响，影响工件的表面质量，造成机床的损坏，甚至会威胁操作者的生命安全，造成难以估计的损失。

目前对于在加工过程中的刀具磨损(损坏)监测的方法主要有间接监测和直接监测两种方法。间接监测方法通过测量切削过程中与刀具磨损或破损有较强内在联系的某一种或几种参量，或测量某种物理现象，根据其变化并通过一定的标定关系来监测刀具磨损或破损的状态。例如：监测加工工件质量(表面粗糙度、面形精度等)的忽然变化；机床的忽然振动；切削时异常的声响；切削时温度的忽然变化；切削力的忽然变化；主轴功率的忽然增加或减小等，都可以间接的反应刀具的磨损和破损状态。目前常用的方法有基于声发射信号的监测方法、基于切削力信号的监测方法、基于工件尺寸的监测方法、基于切削温度的监测方法等。直接法是通过一定的监测方法直接从刀具本身的磨损或破损状态来评价，如刀具在形状和重量上发生变化，并依据具体的测量技术和方法来判断刀具是否磨损或者破损。常用的方法有光学扫描法、计算机视觉法、接触探测传感器法等。

现有间接法对加工中的刀具磨损进行监测，本质上是通过获取加工过程中的机械信号对刀具状态进行检测。这些方法的评价标准会随着加工工件的尺寸、加工速度、进给量、工件的材料和刀具型号等因素而变化，需要不断地修正系统的一些参数和相关的设置。而且对于刀具磨损的阈值的选取和设定非常困难，在实际加工中都会发生变化，对加工环境要求严格，从而影响了实际加工的应用。而且其只能判断刀具是否磨损(定性)，而不能获得具体的刀具切削刃形状参数和几何精度等信息。而且由于信号的转换和计算需要耗费时间，效率和精确度不高。因此，准确获取刀具切削刃的形状参数的最佳方法仍然是直接法，目前，英国、美国、德国、日本等制造发达国家有多种基于直接测量法的刀具预调/测量仪产品，但是目前仍然存在以下几个方面的问题：大多数测量方法和产品受测量原理的限制，只能做成独立装置，无法实现在线/在机检测，只能加工过程中分阶段进行离线测量，因此刀具无法及时获取切削刃的形状信息，导致无法及时监测刀具的磨损情况；同时多次离线测量或造成二次装夹误差，造成加工精度和加工效率降低；现有的基于图像技术的刀具直接测量方法和产品，为保证能够实现对于小尺寸刀具的精密测量，采用大倍率小视场的光学镜头，大尺寸刀具测量时图像超出了视场无法准确获取刀具切削刃的形状信息，只能更换小倍率大视场镜头，这会导致测量精度下降，而且设备安装调整等准备时间增加，检测效率降低。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有图像拼接过程中光线变化图像匹配困难、传统离线测量二次装夹会造成误差以及加工精度和效率低的问题，而提出一种双摄像头图像采集装置及图像拼接的平底铣刀磨损在线检测方法。

一种双摄像头图像采集装置包括：L形安装架、相机固定箱、LED发光板、CCD相机、相机转向旋钮、传输线、调节旋钮和安装板；