[发明专利]一种机床加工刀具三维磨破损在线监测方法

权利要求书

1.一种机床加工刀具三维磨破损在线监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：使用条纹投影测量方法，获取在不同三维坐标系下用于机床加工的无磨破损刀具三维点云模型，以及处于不同加工阶段存在磨破损时的磨破损刀具三维点云模型；

步骤2：分别提取步骤1得到的无磨破损刀具三维点云模型及磨破损刀具三维点云模型中刀具的平面及交点特征，采用两面一角点对无磨破损刀具三维点云模型及磨破损刀具三维点云模型进行配准对齐，得到一片包含无磨破损刀具区域及磨破损刀具区域的三维点云模型；

步骤3：对步骤2得到的三维点云模型中的无磨破损刀具区域和磨破损刀具区域做求异布尔运算并结合点云聚类，得到磨破损区域的三维点云模型；

步骤4：从步骤3得到的磨破损区域点云三维模型中，根据O-C树网格划分方法对磨破损体积进行提取，根据磨破损区域点云分布对磨破损特征量进行参数提取，所述磨破损特征量参数包括KT值、前刀面平均磨破损量、VB值及后刀面平均磨破损量。

2.根据权利要求1所述的一种机床加工刀具三维磨破损在线监测方法，其特征在于，所述步骤1中，通过条纹投影设备采集刀具点云模型，第一个刀具点云模型采集视角为正对刀具的主切削刃方向，第二个刀具点云模型采集视角为正对刀具的副切削刃方向。

3.根据权利要求2所述的一种机床加工刀具三维磨破损在线监测方法，其特征在于，所述步骤1包括以下步骤：

S1.1、使用条纹投影测量方法，采集两个视角下的无磨破损刀具三维点云模型，采集两个视角下的磨破损刀具三维点云模型；

S1.2、设置标志编码对从不同视角所采集得到的无磨破损刀具三维点云模型进行精配准，得到无磨破损刀具三维点云模型，对从不同视角所采集得到的磨破损刀具三维点云模型进行精配准，得到磨破损刀具三维点云模型。

4.根据权利要求1所述的一种机床加工刀具三维磨破损在线监测方法，其特征在于，所述步骤2中，通过随机抽样一致性算法提取无磨破损刀具三维点云模型及磨破损刀具三维点云模型中刀具的平面。

5.根据权利要求4所述的一种机床加工刀具三维磨破损在线监测方法，其特征在于，所述步骤2中，根据两面一角点将无磨破损刀具三维点云模型及磨破损刀具三维点云模型点云配准对齐，得到一片包含无磨破损刀具及磨破损刀具的三维点云模型，包括以下步骤：

S2.1、根据两面计算磨破损刀具点云旋转方案为：在所提取的刀具平面中，选取最优平面及次最优平面为刀具模型对齐基准，依次计算最优平面及次最优平面的平面法向量，通过平面法向量计算得到磨破损点云的旋转方案为：

其中，P_a为磨破损刀具三维点云；为经旋转变换后的磨破损刀具三维点云；R₁为基于无磨破损刀具三维点云及磨破损刀具三维点云最优平面法向量所计算得到的旋转矩阵，最优平面为所提取的平面点云中包含点数最大的平面；R₂为基于无磨破损刀具点云及磨破损刀具点云次最优平面法向量所计算得到的旋转矩阵，次最优平面为与最优平面相交的平面点云；

S2.2、根据一角点计算磨破损点云平移方案为：选取与最优平面和次最优平面有共同交线的在加工过程不直接参与切削的非加工点云平面，分别确定经旋转变换后的磨破损三维点云与无磨破损三维点云相对应的一角点，经旋转变换后的磨破损点云平移方案为：

其中，p_s为无磨破损刀具点云中确定的角点；p_a为磨破损刀具点云中确定的角点；为经旋转平移变换后的磨破损刀具点云；T为通过计算得到的平移矩阵。