[发明专利]基于机器视觉的整体式螺旋铣刀磨破损图像采集装置及方法

说明书

本发明基于机器视觉的整体式螺旋铣刀磨破损图像采集装置及方法，结构简单，设计合理，操作方便，降低实际加工过程中由于刀具磨破损导致的工件报废以及机床损坏的风险，保证刀具时刻以正常的切削状态加工。所述装置，包括安装底座、周向旋转组件和型材固定架；周向旋转组件包括以刀具轴线为中心固定设置在安装底座上的环形导轨，与环形导轨周向滑动配合的若干周向滑块，固定在环形导轨内侧的内齿圈，以及与内齿圈啮合的驱动齿轮；型材固定架呈框架式设置，固定在若干周向滑块上；型材固定架上分别固定有步进电机、光源和相机；步进电机的输出轴垂直固定连接驱动齿轮；光源和相机环绕刀具轴线设置，用于拍摄整体式螺旋铣刀前刀面、底刃和后刀面。

技术领域

本发明涉及整体式螺旋铣刀磨破损状态检测领域，具体为基于机器视觉的整体式螺旋铣刀磨破损图像采集装置及方法。

背景技术

刀具磨破损是影响产品加工质量和生产效率的重要因素之一。在实际金属切削加工过程中，如果未能及时有效的发现刀具的异常，很有可能会导致工件的加工质量超差甚至是机床的损坏，造成非常大的经济损失。

刀具的磨损是渐进变化的过程，而破损是在刀具切削到一定程度或者因切削条件恶劣而引起的一种主要的刀具失效形式，尤其是针对脆性较大的刀具，在切削难加工材料（如钛合金、镍基高温合金等）或断续铣削的过程中，更容易导致刀具的破损。到目前为止，某些刀具磨破损在线检测技术可以在一定程度上降低或避免工件的报废以及机床损坏等情况的发生，但并没有得到很理想的工程应用效果。

基于机器视觉的刀具磨破损检测方法随着CCD及COMS图像采集技术的飞速发展不断得到应用和完善，已经逐步发展成为刀具状态检测领域的一类重要的检测手段。但该技术应用的前提需要准确可靠地采集刀具磨破损区域的图像，否者一方面会导致后续图像处理复杂度增加，另一方面计算结果准确性也会下降。当前大多数基于机器视觉的刀具磨破损检测对象为车刀，整体式螺旋铣刀相对于车刀具有更加复杂的几何结构，车刀图像采集方案并不适用于整体式螺旋铣刀且考虑到后者一般具有多个切削刃，圆角具有不同的结构形式，需要研制专用的图像采集装置。同时，铣削加工过程中往往是多个切削区域同时参与加工，所以还需考虑将其分为前刀面、后刀面及刀尖三个不同切削部分，目前大多数的图像采集装置及方案均不能有效实现上述多区域图像采集，导致基于机器视觉的刀具状态检测技术应用和发展受到限制。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供基于机器视觉的整体式螺旋铣刀磨破损图像采集装置及方法，结构简单，设计合理，操作方便，降低实际加工过程中由于刀具磨破损导致的工件报废以及机床损坏的风险，保证刀具时刻以正常的切削状态加工。

本发明是通过以下技术方案来实现：

基于机器视觉的整体式螺旋铣刀磨破损图像采集装置，包括安装底座、周向旋转组件和型材固定架；

所述的周向旋转组件包括以刀具轴线为中心固定设置在安装底座上的环形导轨，与环形导轨周向滑动配合的若干周向滑块，固定在环形导轨内侧的内齿圈，以及与内齿圈啮合的驱动齿轮；

所述的型材固定架呈框架式设置，固定在若干周向滑块上；型材固定架上分别固定有步进电机、光源和相机；步进电机的输出轴垂直固定连接驱动齿轮；光源和相机环绕刀具轴线设置，用于拍摄整体式螺旋铣刀前刀面、底刃和后刀面。

优选的，型材固定架上设置有相机光源连接板和安装底板；

所述的相机的前端均设置有镜头，相机包括前刀面用相机、后刀面相机和底刃相机；

所述的光源包括点光源和Dome穹顶光源，Dome穹顶光源包括后刀面Dome穹顶光源和底刃Dome穹顶光源；

所述的相机光源连接板包括点光源连接板、前刀面用相机连接板、后刀面拍摄用光源连接板和底刃拍摄用光源连接板；