本實(shí)用新型涉及一種圖像采集系統(tǒng)，具體涉及一種基于最小外接矩形的刀具磨損檢測(cè)專用圖像采集系統(tǒng)，屬于機(jī)器視覺的刀具磨損檢測(cè)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

BTA深孔鉆鉆孔加工時(shí)，刀具磨損在機(jī)械加工中是一種必定存在的現(xiàn)象，刀具的磨損直接會(huì)影響到加工質(zhì)量、效率以及經(jīng)濟(jì)效益，研究刀具磨損使刀具壽命利用最大化對(duì)機(jī)械加工以及降低加工成本具有十分重要的意義。隨著人們對(duì)機(jī)器視覺的研究越來(lái)越深入，基于機(jī)器視覺的刀具磨損檢測(cè)在刀具磨損監(jiān)測(cè)領(lǐng)域應(yīng)用越來(lái)越多。機(jī)器視覺觀察刀具磨損更加直觀，比傳統(tǒng)的工人根據(jù)觀察工件表面、振動(dòng)以及噪聲等方法來(lái)判斷刀具磨損的傳統(tǒng)方法來(lái)考慮是否換刀更加精確。對(duì)現(xiàn)有技術(shù)專利檢索發(fā)現(xiàn)，申請(qǐng)?zhí)枮?00910035356.8，發(fā)明名稱為：基于工件加工表面圖像分析的刀具磨損狀態(tài)評(píng)價(jià)方法的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)。該發(fā)明提供一種基于圖像識(shí)別以及根據(jù)多特征融合分類方法來(lái)實(shí)現(xiàn)刀具破損、破損狀態(tài)的定時(shí)定量檢測(cè)；但是這種方法受到機(jī)床振動(dòng)的影響比較大，采集的圖像容易失真，采集圖像時(shí) CCD攝像機(jī)受光照的影響的比較大，容易出現(xiàn)模糊圖像。采集的圖像的沒有經(jīng)過圖像處理直接識(shí)別容易出現(xiàn)差錯(cuò)，無(wú)法準(zhǔn)確的得到刀具的磨損量。無(wú)法為以后加工的刀具使用壽命提供理論依據(jù)，使刀具壽命使用最大化。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型提出一種刀具磨損檢測(cè)專用圖像采集系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有方法實(shí)現(xiàn)刀具破損檢測(cè)，沒有采用專用的圖像采集系統(tǒng)，采集的圖像模糊無(wú)法識(shí)別，無(wú)法準(zhǔn)確的得到刀具的磨損量，無(wú)法實(shí)現(xiàn)評(píng)價(jià)刀具壽命使用最大化的問題。

本實(shí)用新型為解決上述問題采取的技術(shù)方案是：刀具磨損檢測(cè)專用圖像采集系統(tǒng)包括 CCD工業(yè)攝像機(jī)、擴(kuò)倍鏡、遠(yuǎn)心鏡頭、環(huán)形光源、數(shù)據(jù)采集線、翻拍臺(tái)和計(jì)算機(jī)；

翻拍臺(tái)的上方由下至上布置有同軸設(shè)置的環(huán)形光源、遠(yuǎn)心鏡頭、擴(kuò)倍鏡和CCD工業(yè)攝像機(jī)；CCD工業(yè)攝像機(jī)和遠(yuǎn)心鏡頭之間布置有與二者連接的擴(kuò)倍鏡；CCD工業(yè)攝像機(jī)通過數(shù)據(jù)采集線與計(jì)算機(jī)通訊連接。

本實(shí)用新型的有益效果是：本實(shí)用新型采用CCD工業(yè)攝像機(jī)、二倍擴(kuò)倍鏡、100倍遠(yuǎn)心鏡頭、環(huán)形光源、數(shù)據(jù)采集線組成圖像采集系統(tǒng)來(lái)采集圖像，室內(nèi)采集受光照的影響小，且因環(huán)境影響而產(chǎn)生的噪聲影響??；利用圖像采集系統(tǒng)采集刀具磨損圖像并且傳輸?shù)接?jì)算機(jī)內(nèi)；對(duì)采集好的圖像進(jìn)行圖像預(yù)處理，包括圖像灰度化、中值濾波降噪處理、圖像平滑處理、圖像迭代法閾值分割；對(duì)處理好的圖像利用最小外接矩形求出刀具磨損區(qū)域的最小外接矩形的寬度，采用最小外接矩形采集刀具磨損區(qū)域最小外接矩形精度高，受主觀影響小，能夠準(zhǔn)確的得到刀具的磨損量，為以后加工的刀具使用壽命提供理論依據(jù)，使刀具壽命使用最大化。避免浪費(fèi)，可以將其應(yīng)用到數(shù)控機(jī)床加工當(dāng)中的刀具在線監(jiān)測(cè)實(shí)現(xiàn)在線換刀，降低人力消耗。本實(shí)用新型適用于BTA深孔鉆磨損檢測(cè)。

附圖說明

圖1為圖像采集系統(tǒng)示意圖；

圖2為要采集的BTA深孔鉆的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖舉例對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

如圖1-圖2說明，刀具磨損檢測(cè)專用圖像采集系統(tǒng)包括CCD工業(yè)攝像機(jī)1、擴(kuò)倍鏡2、遠(yuǎn)心鏡頭3、環(huán)形光源4、數(shù)據(jù)采集線7和翻拍臺(tái)5；翻拍臺(tái)5的上方由下至上布置有同軸設(shè)置的環(huán)形光源4、遠(yuǎn)心鏡頭3、擴(kuò)倍鏡2和CCD工業(yè)攝像機(jī)1；CCD工業(yè)攝像機(jī)1和遠(yuǎn)心鏡頭3之間布置有與二者連接的擴(kuò)倍鏡2；CCD工業(yè)攝像機(jī)1通過數(shù)據(jù)采集線7與計(jì)算機(jī)8 通訊連接。

如圖1所示，本實(shí)用新型所檢測(cè)的刀具用于深孔加工的BTA深孔鉆，試驗(yàn)所用的是直徑為16mm的焊接式BTA深孔鉆，圖1中所示的為加工合格所退下來(lái)的刀具。

如圖2所示，BTA深孔鉆切削部分是由三個(gè)硬質(zhì)合金刀片交錯(cuò)地焊接在刀體上，分別為周邊刀片9、中心刀片10以及中間刀片11，還設(shè)置有排屑槽12，全部切削刃在切削時(shí)可布滿整個(gè)孔徑，并起分屑作用；兩個(gè)支撐塊13可增大切削過程的穩(wěn)定性。在深孔鉆削的實(shí)際加工中，BTA深孔鉆的各個(gè)刀齒前刀面、后刀面、主切削刃、副切削刃和鉆尖都會(huì)發(fā)生磨損，由于錯(cuò)齒鉆頭每個(gè)刀齒之間有一定的覆蓋量，在實(shí)際加工中的每個(gè)齒的磨損情況是不同的，由于外齒的轉(zhuǎn)矩和切削速度最大，所以周邊刀片磨損最嚴(yán)重，其次是中間齒，中心齒的磨損程度相對(duì)較好。因此，本實(shí)用新型的磨損檢測(cè)主要是利用周邊刀片1的磨損圖像。首先是利用光學(xué)圖像采集系統(tǒng)采集BTA深孔鉆周邊刀片的后刀面磨損圖像，并且傳輸?shù)挠?jì)算機(jī)內(nèi)；然后對(duì)采集的圖像進(jìn)行預(yù)處理，其中包括括圖像灰度化、中值濾波降噪處理、圖像平滑處理、圖像迭代法閾值分割；利用最小外接矩形求出BTA深孔鉆周邊刀片后刀面磨損區(qū)域最小外接矩形的寬度，利用像素與實(shí)際尺寸轉(zhuǎn)換公式得到周邊刀片的寬度，將磨損區(qū)域最小外接矩形寬度與刀片寬度相比得到比值，通過比值判斷刀片的磨損程度。

BTA深孔鉆6放置在翻拍臺(tái)5上，翻拍臺(tái)5具有翻轉(zhuǎn)調(diào)角度功能，以便調(diào)整BTA深孔鉆6的切削部分對(duì)準(zhǔn)環(huán)形光源4和遠(yuǎn)心鏡頭3，遠(yuǎn)心鏡頭3采集BTA深孔鉆6的切削部分的圖像，擴(kuò)倍鏡2提高圖像的分辨率和清晰度，擴(kuò)倍鏡2采用2.0X擴(kuò)倍鏡；環(huán)形光源4提供遠(yuǎn)心鏡頭3采集圖像的亮度，CCD工業(yè)攝像機(jī)將采集的圖像信息、轉(zhuǎn)換并經(jīng)數(shù)據(jù)采集線 7傳輸至計(jì)算機(jī)8進(jìn)行預(yù)處理。硬件的參數(shù)如下表所示。

BTA深孔鉆磨損圖像采集系統(tǒng)配置表

優(yōu)選地，擴(kuò)倍鏡2為工業(yè)相機(jī)鏡頭擴(kuò)倍鏡。遠(yuǎn)心鏡頭3為兩側(cè)遠(yuǎn)心鏡頭。翻拍臺(tái)選用北京大恒圖像視覺有限公司生產(chǎn)的DH-POL-FP380的翻拍臺(tái)。

采用刀具磨損檢測(cè)專用圖像采集系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)基于最小外接矩形的刀具磨損檢測(cè)的方法是：

步驟一、利用圖像采集系統(tǒng)采集刀具磨損圖像，并將采集的圖像傳輸?shù)接?jì)算機(jī)；

步驟二、將步驟一采集的磨損圖像進(jìn)行圖像預(yù)處理，包括圖像灰度化、中值濾波降噪處理、圖像平滑處理、圖像迭代法閾值分割；

步驟三、將步驟二預(yù)處理的圖像利用最小外接矩形算法求出刀具磨損區(qū)域的最小外接矩形，并求出最小外接矩形的寬度；

步驟四、將步驟三所求得刀具磨損區(qū)域的最小外接矩形的寬度與刀片的最小外接矩形的寬度相比，得到比值，通過比值的大小來(lái)判斷刀具磨損量的大小，判斷刀具磨損程度。