[发明专利]一种铣刀侧刃刃口磨损三维检测装置及方法

说明书

本发明提供了一种铣刀侧刃刃口磨损三维检测装置及方法，运用Visual C++6.0的MFC开发平台建立了刀具磨损检测系统，通过三维检测相机采集出刀具刃口轮廓数据，在系统中进行数据处理并计算出磨损量，本发明包括以下步骤：步骤一、固定好相机，调节相机和刀具的相对位置；步骤二、在检测系统中进行相机校准和调整相机曝光值；步骤三、通过相机按照设定好的采集路径采集出刀具刃口轮廓数据传输到计算机；步骤四、检测系统对数据进行去噪、平滑处理并计算出磨损量。本发明的铣刀侧刃刃口磨损三维检测装置及方法具有检测精度高、结构简单和工作可靠的优点，并在实际加工中有很强的实用性。

技术领域：

本发明涉及一种刀具刃口磨损检测装置及方法，特别是涉及一种铣刀侧刃刃口磨损三维检测装置及方法。

背景技术：

随着航空航天业技术的快速发展，对其零件的加工精度提出了更高的要求，钛合金薄壁类零件在航空航天业应用广泛，由于零件材料性质和结构特点，钛合金材料加工过程中不易导热，易造成刀具磨损加快，导致了薄壁件的加工精度难以保证。刀具磨损在机械加工过程中是普遍存在的，随着加工时长的增加，刀具磨损程度也不断增加，磨损程度不同的刀具在加工过程中对零件加工精度、效率和经济效益都有着重要的影响。由于航空航天业的薄壁类零件在使用上要求加工精度非常高，所以在精加工过程中要严格控制刀具磨损对零件加工精度的影响，在提高了零件的加工精度的基础上也提高了加工效率。

传统的刀具磨损检测方法一般是基于加工过程中的切削力、振动和声等信号检测磨损，通过分析这些信号与刀具磨损量之间关系来确定刀具磨损程度，可以看出这种方法存在很大随机性，若信号与刀具磨损量之间关系分析的不准确，将严重影响检测精度。基于机器视觉技术检测刀具磨损可以检测出刀具直观的磨损状态，现在大多数情况下是利用刀具磨损二维图像计算出的VB值判断刀具磨损程度，忽略了刀具刃口的磨损体积等磨损量对加工精度影响，因此需要一种三维检测技术确定刀具刃口的磨损程度，判断是否需要换一把新刀进行下面工序的加工，保证加工精度和效率，避免了由于刀具磨损造成加工出零件报废的现象，提高了加工过程中的经济效益。

发明内容：

针对现有技术的不足，本发明提供了一种铣刀侧刃刃口磨损三维检测装置及方法，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开发平台建立了刀具磨损检测系统，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。

本铣刀侧刃刃口磨损三维检测装置及方法，相机调节装置主要由相机支座、Z轴滑块、相机固定架、Y轴滑杆、Y轴滑块和磁力座组成，该装置首先由移动磁力座在机床上的位置来确定相机与刀具检测时的位置，通过Z轴滑块在相机支座上滑动调节相机在Z轴方向的位置并可绕Z轴旋转，调节到正确位置时由Z轴滑块紧定螺栓固定，在Y轴方向上的位置调节由Y轴滑块在Y轴滑杆上滑动并可绕Y轴旋转，确定位置时再由Y轴滑块紧定螺栓固定，相机固定架可绕X轴旋转，调整好旋转角度后由相机固定架紧定螺母固定。

本铣刀侧刃刃口磨损三维检测装置及方法，三维检测相机选用基于结构光技术的三维检测相机，通过相机调节装置确定的相机位置，使相机投射的结构光平面与刀具刃口保持垂直，可快速扫描出刀具刃口的轮廓数据，以设定好的采集路径采集出整条切削刃数据并传输到计算机。

本铣刀侧刃刃口磨损三维检测装置及方法，由相机采集出的刀具刃口数据在磨损量计算之前需要通过检测系统中的数据处理模块进行处理，首先利用移动最小二乘法对采集的数据进行去噪、平滑处理，再基于差分曲率法估算出离散点的曲率，根据曲率值对轮廓数据进行聚类处理，将数据分成直线段和圆弧段数据两类。

本铣刀侧刃刃口磨损三维检测装置及方法，将处理后的刀具刃口轮廓数据输入到磨损量计算模块，通过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，判断刀具的磨损情况。