[发明专利]一种基于机器视觉的复材刀具服役寿命监测系统及方法

说明书

本发明涉及刀具监测技术领域，尤其涉及一种基于机器视觉的复材刀具服役寿命监测系统及方法。其技术方案包括：监测组件、滑槽座、滑座和刀具组件，滑槽座的一侧安装有支撑座，支撑座的顶部安装有驱动模组，滑槽座的顶部一侧安装有滑座，滑槽座的顶部远离滑座的一侧安装有监测组件，监测组件内安装有底座，底座的一侧安装有转轴，转轴的顶部安装有固定座，固定座的底部一侧安装有相机。本发明通过在底座的顶部安装有转轴，能够通过转轴带动相机进行移动，使得相机可以在刀具的各个方向和角度进行影像的采集，从而可以同时对不同时段和不同方位的复材刀具磨损情况进行监测，从而可以增加装置的实用性。

技术领域

本发明涉及刀具监测技术领域，具体为一种基于机器视觉的复材刀具服役寿命监测系统及方法。

背景技术

在大数据和物联网不断发展的背景下，传统机械制造业正向智能信息化方向发展，越来越多的“智能工厂”应用于工业加工制造领域，对数控机床的智能化程度也要求越来越高，刀具的非正常磨损或破损将严重影响着机床切削加工的效率以及工件的表面质量和加工精度。传统判断刀具是否处于急剧磨损阶段的方式(即是否需要更换刀具)主要靠工人的工作经验，受工人的主观因素影响较大，一般工人根据刀具的切削时间判断是否需要更换刀具，容易造成换刀不及时影响工件的加工质量或者换刀过早过频繁引起刀具资源的浪费，增加生产成本。

对刀具状态监测的方法分为两类：直接法和间接法，直接法通过直接识别刀刃表面纹理和刀具几何尺寸变化来对刀具磨损状态进行监测，主要包括接触法、放射线法、光学图像法等，间接法是通过测量会随着刀具磨损状态变化而变化的变量参数，例如切削力、温度、机床主轴功率、振动等参数，从而来监测刀具磨损状态，间接法能够实现在线实时监测刀具状态，但是该方法易受环境干扰，误差大，而且需要多传感器融合，设备昂贵，安装困难。使用间接法监测刀具磨损状态时，在实验中传感器安装不便且对安装位置及安装方法有很高的要求，监测方法不直观。

由于机器视觉在图像识别方面的优势，越来越多的科研人员将机器视觉应用于刀具磨损监测，机器视觉采用显微镜、摄像头等采集装置。利用图像处理技术处理刀具磨损区域，计算刀具磨损量，机器视觉刀具磨损检测方法具有非接触、能够直观精确的测量刀具磨损值、使用方便且速度快的优点，随着计算机技术以及图像处理技术的算法快速的发展，基于图像视觉的刀具状态监测已开始进入智能自动化机械领域，目前利用机器视觉手段检测刀具磨损状态的方法主要可以分成三类：第一类通过采集刀具磨损表面外观形貌的图像直接地监测；第二类通过采集被加工工件表面外观形貌的图像间接地监测；第三类采集切屑外观形貌的图像直接地监测。基于机器视觉检测刀具磨损方法有其特有的优点，对刀具磨损量以及刀具磨损状态识别直观准确，因此该方法是一种十分理想的刀具磨损状态检测方法。

现有的刀具监测装置存在的缺陷是：

1、现有的刀具监测装置在使用相机等电子设备进行刀具的监测时，相机安装的位置固定，因此只能够对刀具的一侧进行拍摄，无法对刀具进行多方位的识别和磨损量的精密检测，进而容易使装置的检测数据出现较大的误差，降低了装置的可行性；

2、现有的刀具监测装置只能够通过影像的数据人工对比进行结论的分析，因此在装置监测的后期处理中，还增加了工作人员的工作量，需要人工对大量的数据进行对比分析，不仅降低了装置的工作效率，还会增加监测工作出现误差的概率

3、现有的刀具监测装置对于刀具的监测精度和检测方式不够精确，刀具在经过磨损后会在多处不同的位置产生不同程度的磨损，并且刀具的磨损还存在裂痕等多种方式，因此传统的检测装置不能够有效的对磨损的情况进行精确的分析和判断。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于机器视觉的复材刀具服役寿命监测系统及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。