[发明专利]一种获取活塞加工用刀具磨损面视觉图像的系统和方法

说明书

本发明公开了一种获取活塞加工用刀具磨损面视觉图像的系统和方法，该系统包括用于提供平行紫外光的平行紫外光源、相机、透明基板、设置在透明基板之上的透明PET蒙板和刀具，其中透明PET蒙板上设有包括多个相互垂直的平行贯通线槽构成的正方格栅的格栅部，刀具表面涂敷有紫外光致荧光颜料，相机被设置为通过拍摄由透过格栅部的紫外线在刀具上激发的荧光光线网格从而获取活塞加工用刀具磨损面视觉图像。本发明中网格的大小可以根据格栅部中平行贯通线槽的宽度和间距以及格栅部与刀具之间的距离计算而得，也可进行刀具磨损前后网格线的比较，有利于计算机提取磨损面的特征，提高计算机图像检测处理的准确度。

技术领域

本发明涉及活塞加工用刀具视觉检测技术，具体涉及一种获取活塞加工用刀具磨损面视觉图像的系统和方法。

背景技术

活塞加工时，刀具作为直接接触加工工件的部分，其加工状态对活塞加工质量会产生直接的影响，刀具的过度磨损会导致成品率的下降。因此，及时有效地监控刀具的工作状态显得十分必要。

传统上，通过传感器直接或者间接测量刀具切削加工过程中一些信号变化量，从而检测刀具磨损或破损程度的状态参量。传感器将切削力信号、电机电流信号、振动信号以及刀具或工件表面加工状态图像信号灯转化成电信号，传入计算机进行下一步处理，从而解析描述刀具实时的状态信息。上世纪九十年代以来，图像处理和机器视觉为代表的刀具视觉检测技术在高性能工业处理器等技术的配合下不断地向前迈进。随着CCD和CMOS相机等图像传感器技术、图像处理理论和神经网络算法模型的完善，以及相关硬件不断发展成熟带来的硬件成本降低，基于图像处理的视觉检测理论和技术也逐渐应用于生产加工领域，基于机器视觉的刀具状态检测(Computer-Vision based Tool Condition Monitor,CVTCM)也应运而生，CVTCM是通过分析刀具磨损的图像，判断刀具的状态，进一步预测刀具的寿命。

传统刀具磨损识别主要依靠机床操作者依靠自身经验和工艺标准要求通过对刀具表面状态的观察做出判断，但是依赖操作者自身经验的检测方法不仅具有效率低和可靠性差等的缺点，不同操作者之间的判断标准有时也会出现偏差。基于机器视觉的刀具磨损图像检测不仅可以统一标准，而且能够降低对操作者加工经验的要求，极大的提高加工效率。然而，现有技术中相机拍摄刀具图片后，通过人工阈值处理将灰度图转换成二值图，然后直接通过二值图像计算后刀面宽度，根据宽度值来判断刀具磨损状态。由于没有补充光源且磨损区域表面纹理不规则性，使用固定阈值分割二值图容易产生离散的黑色像素二值图像，导致测量结果误差较大。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种可以更为精确地获取刀具磨损面视觉图像的装置和方法。

发明内容

为克服现有技术的上述不足，本发明的第一方面是提供一种获取活塞加工用刀具磨损面视觉图像的系统，包括平行紫外光源、相机、透明基板、透明PET蒙板和刀具，其中：

所述平行紫外光源用于提供平行紫外光，所述透明PET蒙板设置在所述透明基板之上，所述透明PET蒙板上设有格栅部，且所述格栅部包括多个相互垂直的平行贯通线槽构成的正方格栅；

所述刀具表面涂敷有紫外光致荧光颜料；

所述相机被设置为通过拍摄由透过所述格栅部的紫外线在所述刀具上激发的荧光光线网格，从而可以获取活塞加工用刀具磨损面视觉图像。

进一步，所述格栅部位于所述透明PET蒙板的中心。

更进一步，所述平行贯通线槽的宽度为300-500微米、间距为800-1000微米。

进一步，所述紫外光致荧光颜料为无机紫外光致荧光颜料。

进一步，所述平行紫外光源被设置为发出波长在320nm以下的紫外线。

进一步，所述透明PET蒙板上均匀分布有紫外吸收剂。