一种刀具磨损三维形貌检测方法技术

本发明专利技术涉及一种刀具磨损三维形貌检测方法，通过先对刀具磨损区各部分进行分层对焦图像捕获，在此基础上判断获得刀具磨损区域的最清晰像素点，最后再结合三维建模的方式构建出刀具磨损区域的三维模型，实现针对刀具磨损区域的检测，解决了现有技术对刀具磨损区检测的缺点与不足，有效将分层扫描拍照技术与三维建模技术相结合应用到刀具磨损区检测上，整体上针对刀具磨损区域实现了快速、精确的检测。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及，通过先对刀具磨损区各部分进行分层对焦图像捕获，在此基础上判断获得刀具磨损区域的最清晰像素点，最后再结合三维建模的方式构建出刀具磨损区域的三维模型，实现针对刀具磨损区域的检测，解决了现有技术对刀具磨损区检测的缺点与不足，有效将分层扫描拍照技术与三维建模技术相结合应用到刀具磨损区检测上，整体上针对刀具磨损区域实现了快速、精确的检测。【专利说明】
本专利技术涉及。
技术介绍
刀具磨损对工件表面加工质量有着重要的影响。近年来，国内研究者对刀具磨损状态检测技术进行了大量研究，这些研究主要倾向于以下三个方面:(I)对刀具在切削过程中产生的切屑进行测量，该方法是一种间接测量方法，尚处于理论研究阶段；(2)监视特定的机床参数，用来判断刀具的磨损情况，也是一种间接测量方法，虽然操作较为容易，但是精度不高；(3)直接对刀具进行观测，该方法操作虽然精度较高，但是实现较难。 刀具的磨损区域集中在微米级的研究范围，因而对于测量提出了更高的要求。目前，由于三维测量设备的应用限制，通过图像处理的刀具磨损分析一直局限在二维形貌的分析上，磨钝标准的制定也仅限于平面二维参数方面的度量，比如:前刀面的月牙洼磨损深度KT，刀尖磨损最大值VC，主沟槽磨损量VN，后刀面磨损宽度VB。而对于刀具磨损程度的更深程度的认识需要了解磨损区域的三维形貌。 刀具磨损区域的三维重建属于显微三维表面重构的范畴。传统的三维重建方法比如双目视觉的方法，由于显微照片的背景和结构关系简单、对比度低、光学畸变等原因难以确定特征点并进行有效的匹配；结构光三维重建方法又由于系统结构复杂，标定困难等原因推广较难，此外，国内外对刀具磨损区域的三维重建的研究都鲜有报道。
技术实现思路
针对上述技术问题，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于分层扫描拍照和三维建模方法，能够有效精确实现针对刀具磨损区检测的刀具磨损三维形貌检测方法。 本专利技术为了解决上述技术问题采用以下技术方案:本专利技术设计了，包括如下步骤: 步骤001.将刀具置于图像捕获装置下，图像捕获装置的图像捕获方向指向刀具磨损区域，并且调节图像捕获装置的竖直高度，使得图像捕获装置的对焦区域位于刀具磨损区域的最底端，通过图像捕获装置获取此时捕获的图像； 步骤002.依次将图像捕获装置竖直向上移动预设距离Ah，直至图像捕获装置的对焦区域位于刀具磨损区域的最顶端，并且获得每次图像捕获装置竖直向上移动预设距离Ah后捕获的图像； 步骤003.针对所有图像中的每一个像素点，比较判断各幅图像中刀具磨损区域同一位置像素点中的最清晰像素点，即获得各幅图像中刀具磨损区域中的最清晰像素点； 步骤004.根据各幅图像中刀具磨损区域中的最清晰像素点和各幅图像的拍摄顺序进行三维建模，获得刀具磨损区域的三维模型，进而获得刀具磨损区域的磨损体积。 作为本专利技术的一种优选技术方案:所述步骤003包括如下步骤: 步骤00301.针对各幅图像中的每一个像素点，比较判断各幅图像中同一位置像素点中的最清晰像素点； 步骤00302.分别删除各幅图像中除刀具磨损区域以外其它区域的最清晰像素点，获得各幅图像中刀具磨损区域中的最清晰像素点。 作为本专利技术的一种优选技术方案:所述步骤00301具体包括如下步骤: 步骤00301a.针对各幅图像中的每一个像素点，获得各个像素点所对应区域的亮度值方差； 其中，像素点和与其相邻像素点所在区域为该像素点所对应区域； 步骤00301b.针对各幅图像中每一个像素点作如下操作:比较判断各幅图像中同一位置上像素点所对应区域的亮度值方差的最大值，并获得该亮度值方差最大值所对应区域对应的像素点，将该像素点作为各幅图像中该同一位置像素点中的最清晰像素点。 作为本专利技术的一种优选技术方案:所述步骤004包括如下步骤: 步骤00401.分别针对每一幅图像，将图像中刀具磨损区域中最清晰像素点和其它像素点之间进行二值化处理； 步骤00402.根据各幅经过二值化处理的图像和各幅图像的拍摄顺序进行三维建模，获得刀具磨损区域的三维模型，进而获得刀具磨损区域的磨损体积。 作为本专利技术的一种优选技术方案:所述步骤001中，将刀具置于图像捕获装置下的同时，在刀具两侧放置相互平行的两个线光源，线光源的照射方向指向刀具。 作为本专利技术的一种优选技术方案:所述图像捕获装置为CXD显微镜。 本专利技术所述采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果: (I)本专利技术设计的刀具磨损三维形貌检测方法，通过先对刀具磨损区各部分进行分层对焦图像捕获，在此基础上判断获得刀具磨损区域的最清晰像素点，最后再结合三维建模的方式构建出刀具磨损区域的三维模型，实现针对刀具磨损区域的检测，解决了现有技术对刀具磨损区检测的缺点与不足，有效将分层扫描拍照技术与三维建模技术相结合应用到刀具磨损区检测上，整体上针对刀具磨损区域实现了快速、精确的检测； (2)本专利技术设计的刀具磨损三维形貌检测方法中，针对刀具磨损区域中最清晰像素点的获得，设计了简便的实现过程，针对各幅图像，由整幅图像上的像素点着手进行同一位置像素点的比较判断，再在此基础之上，排除刀具磨损区域以外其他区域的最清晰像素点，最终获得刀具磨损区域中的最清晰像素点，整个过程简洁明了，易于掌控； (3)本专利技术设计的刀具磨损三维形貌检测方法中，针对比较判断各幅图像同一位置像素点中最清晰像素点，同样具体设计了简便的过程，通过将像素点引申扩展为区域，并引入区域的亮度值方差属性，采用亮度值方差属性的比较，实现获得最大亮度值方差属性对应的区域，再由区域反推至像素点，从而实现最清晰像素点的获取，整个过程便捷，易于掌控，且针对整个比较判断过程，不局限于亮度值方差属性的应用，更可结合实际具体应用引入其它属性实现整个过程，有效提高最清晰像素点比较判断过程的精度； (4)本专利技术设计的刀具磨损三维形貌检测方法中，针对刀具磨损区域的三维建模过程中，优选设计引入二值化处理，针对三维建模的源数据进行二值化处理，使得刀具磨损区域与除刀具磨损区域以外其它区域之间形成鲜明的对比，有效降低三维建模过程中数据的复杂度，提高三维建模的运算效率，将三维建模的重点直接落入刀具磨损区域，保证了终刀具磨损区域最终检测的高精度； (5)本专利技术设计的刀具磨损三维形貌检测方法中，针对图像捕获装置对刀具磨损区域的对焦图像捕获过程，优选设计了在刀具两侧放置相互平行的两个线光源，有效提高了图像捕获装置对刀具磨损区域捕获图像的清晰度；并且实际应用中，结合图像捕获装置选择CCD显微镜，能够更加有效提高了拍照图像的清晰度。 【专利附图】【附图说明】 图1是本专利技术设计刀具磨损三维形貌检测方法流程示意图； 图2是本专利技术设计刀具磨损三维形貌检测方法中各幅图像中同一位置像素点的比较示意图。 其中，1.针对刀具磨损区捕获的图像。 【具体实施方式】 下面结合说明书附图对本专利技术的【具体实施方式】作进一步详细的说明。 如图1所示，本专利技术设计，包括如下步骤: 步骤001.将刀具置于图像捕获装置下，图像捕获装置的图像捕获方向指向刀具磨损区域，并且调节图像捕获装置的竖直高度，使得图像捕获装置的对焦区域位于刀具磨损区域的最底端，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种刀具磨损三维形貌检测方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤001.将刀具置于图像捕获装置下，图像捕获装置的图像捕获方向指向刀具磨损区域，并且调节图像捕获装置的竖直高度，使得图像捕获装置的对焦区域位于刀具磨损区域的最底端，通过图像捕获装置获取此时捕获的图像；步骤002.依次将图像捕获装置竖直向上移动预设距离Δh，直至图像捕获装置的对焦区域位于刀具磨损区域的最顶端，并且获得每次图像捕获装置竖直向上移动预设距离Δh后捕获的图像；步骤003.针对所有图像中的每一个像素点，比较判断各幅图像中刀具磨损区域同一位置像素点中的最清晰像素点，即获得各幅图像中刀具磨损区域中的最清晰像素点；步骤004.根据各幅图像中刀具磨损区域中的最清晰像素点和各幅图像的拍摄顺序进行三维建模，获得刀具磨损区域的三维模型，进而获得刀具磨损区域的磨损体积。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：袁铁军，孟龙晖，张秀丽，
申请(专利权)人：盐城工学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32