[发明专利]一种基于计算机视觉的在线刀具参数检测方法

权利要求书

1.一种基于计算机视觉的在线刀具参数检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步，在线检测系统自标定；基于标准加工棒料结合控制机床按指定标定轨迹运动，采用工业相机搭配远心镜头组成的相机系统进行非接触测量，在刀具加工过程中，判断是否需要检测，若需要则进行在线检测；若不需要检测，则继续进行下一把刀具的加工，直至加工完成；第一次或重新安装在线检测系统时，需对在线检测系统进行标定；

在线检测系统的标定流程如下：

(1)将相机对焦于棒料轴心平面；

(2)将棒料边缘移动到视窗内，并留出长度L以上的运动余量，使得棒料在水平方向上沿着与棒料轴心垂直方向移动长度L过程中棒料边缘始终位于相机视窗中心区域；

(3)先反向移动棒料，再单向移动棒料恢复至视窗中心偏向一侧，并拍摄棒料边缘图像；当机床操作不存在变换方向移动时，反向移动操作省略；

(4)然后继续沿着步骤(3)中的单向移动方向移动长度L，然后拍摄图像记录棒料边缘位置，得到两张图像；

(5)最后计算两张图像中棒料沿着垂直棒料方向移动的像素，再用长度L除以移动像素数，即可得到相机的像素精度结果；

第二步，测量起始位置初始化及相机自动对焦；利用清晰度量函数辅助确定不同类型刀具测量项目的光线；针对待测刀具型号参数和数控机床加工参数，结合第一步中的在线检测系统相机标定参数，控制数控机床移动使得测量起始点位于相机视窗中心，并结合刀具起始点特征先验，对视窗内图像进行特征提取，对精确起始点位置进行微调；

第三步，测量项目选择和对应NC控制代码生成；根据待测刀具型号参数针对待测项目，自动计算指定刀具在完成测量项目过程中配合相机图像采集的机床运动轨迹，使待测区域始终位于相机视窗中心；并将此运动轨迹的机床控制代码传输给数控机床并控制机床运动，同时通过相机拍摄待测区域，获取图像流数据，传输给主机进行刀具几何参数的实时在线测量；

第四步，刀具几何参数在线测量；根据五轴联动工具磨床加工工艺需求，对数控机床加工过程中的刀具，通过结合控制数控机床运动，依靠在线检测系统硬件采集图像序列，进行特征提取，利用基于视觉图像的在线检测算法进行测量，根据刀具的不同在线测量项目包括刃径、螺旋角、球头刀具的球头半径；

第五步，刀具几何参数交互测量；根据用户在加工过程中的交互测量需求，交互测量包括三点确定角度、三点确定平行线间距离、三点确定圆心及半径、两点确定距离；

第六步，测量结果反馈及辅助自动调机；刀具在线测量完成后，测量结果反馈给数控机床，由系统先进行判断，合格则继续加工，不合格则发出质量警告，并将决策权交给用户决定是否继续加工进程；将测量结果与刀具加工标准对比，监测机床补偿参数异常状态，在刀具测量参数不符合标准时，将差异量反馈给数控系统，进行辅助调机功能。

2.根据权利要求1所述的基于计算机视觉的在线刀具参数检测方法，其特征在于，第二步，测量起始位置初始化及相机自动对焦；

在测量刀具参数过程中，结合第一步中的在线检测系统相机标定参数，根据不同型号的刀具类型，先定义起始角点位置，即在特定刀具上选取特征位置作为该刀具的起始位置，用以辅助将刀具测量位置移动到相机视窗中心；通过定义图像特征，对相机视窗图像进行特征提取，然后将图像特征与先前对这种刀具定义的起始角点特征进行对比，挑选出与起始角点特征匹配程度最高的特征点，作为刀具的起始角点，完成测量起始位置的初始化操作；

清晰度量函数为：

其中，I_x是图像x方向的梯度，I_y是图像y方向的梯度，α和β为权重系数。