[发明专利]一种铣刀侧刃刃口磨损三维检测装置及方法

权利要求书

1.一种铣刀侧刃刃口磨损三维检测装置及方法，其特征在于：使用相机调节装置将三维检测相机安装在数控机床上，三维相机可采集到刀具刃口轮廓数据，运用Visual C++6.0的MFC开发平台建立了磨损检测系统，该系统由工控机-机床通讯、图像采集、数据处理和磨损量计算模块组成，按照采集步骤将采集出的数据传输到计算机，由数据处理模块对其进行去噪和平滑处理，再通过磨损量计算模块计算出刀具刃口的磨损量。

2.根据权利要求1所述的一种铣刀侧刃刃口磨损三维检测装置及方法，其特征在于：所述的相机调节装置主要由相机支座(3)、Z轴滑块(4)、相机固定架(5)、Y轴滑杆(6)、Y轴滑块(8)和磁力座(12)组成，该装置通过移动磁力座(12)确定检测时相机与刀具的相对位置，通过Z轴滑块(4)在相机支座(3)上滑动调节相机在Z轴方向的位置并可绕Z轴旋转，通过Y轴滑块(8)在Y轴滑杆(6)上滑动调节相机在Y轴方向的位置并可绕Y轴旋转，相机固定架(5)可绕X轴旋转。

3.根据权利要求1所述的一种铣刀侧刃刃口磨损三维检测装置及方法，其特征在于：所述的三维检测相机选用基于结构光技术的三维检测相机，相机投射的结构光平面与刀具刃口垂直，快速扫描出刀具刃口轮廓数据，根据设定好的采集路径，采集出整条切削刃数据。

4.根据权利要求1或3所述的一种铣刀侧刃刃口磨损三维检测装置及方法，其特征在于：所述的由相机采集出的刀具刃口数据，需要通过系统中的数据处理模块采用移动最小二乘法对其数据进行去噪、平滑处理，再基于差分曲率法估算出离散点曲率，根据曲率值对轮廓数据中直线段和圆弧段数据进行聚类处理。

5.根据权利要求1所述的一种铣刀侧刃刃口磨损三维检测装置及方法，其特征在于：所述的磨损量计算模块将数据处理模块处理后的刀具刃口轮廓数据根据相应的计算方法计算出刀具刃口的钝圆半径、VB值和磨损体积。

6.根据权利要求5所述的一种铣刀侧刃刃口磨损三维检测装置及方法，其特征在于：所述的钝圆半径计算方法是将刀具刃口直线段数据拟合两条直线，再得到其角平分线与刀具刃口轮廓的交点，过交点做与两条拟合直线相切的圆，所有相机扫描截面数据中得出圆半径的最大值记为刀具刃口钝圆半径；将未发生磨损的刀具刃口轮廓数据与每个截面中磨损的刀具刃口轮廓数据转化到测量坐标系中，识别出两轮廓数据临界点，再过两临界点做垂直后刀面的两条平行线并计算两条平行线距离，所有截面数据中得出距离的最大值记为VB值；测量坐标系中在两临界点范围内分别做两轮廓线积分，求出两个积分的差值记为横截面内的磨损面积S，再将每个截面的磨损面积与截面间隔Δl相乘并进行累加进而求出磨损区域近似的磨损体积V。

7.根据权利要求1所述的一种铣刀侧刃刃口磨损三维检测装置及方法，其特征在于：所述的检测方法包括以下步骤：

步骤一、固定好相机，调节相机和刀具的相对位置，保证相机结构光线与刀具刃口垂直并可采集到刀具刃口轮廓数据；

步骤二、在检测系统中进行相机校准和调整相机曝光值，保证采集出清晰有效的刀具刃口轮廓数据；

步骤三、通过数控机床的通讯系统控制主轴和Z轴伺服电机，按照设定好的转速和进给速度使刀具和相机形成相对运动，相机可根据采集路径采集出刀具刃口轮廓数据并传输到计算机；

步骤四、检测系统中的数据处理模块对数据进行去噪、平滑处理，再通过磨损量计算模块计算出磨损量，判断刀具的磨损情况。