一种机床加工刀具三维磨破损在线监测方法技术

本发明专利技术公开了一种机床加工刀具的三维磨破损在线监测方法，该方法适用于采用三维测量方法获取机床加工刀具的磨破损量监测。所提方法的主要步骤包括：使用条纹投影方法分别测得无磨破损及磨破损后的三维点云模型；分别提取点云模型中刀具的两面一角点，对点云模型进行配准对齐；基于K

【技术实现步骤摘要】
一种机床加工刀具三维磨破损在线监测方法


[0001]本专利技术属于机加工状态在线监测领域，具体涉及一种机床加工刀具磨破损的在线监测方法。

技术介绍

[0002]机床刀具的磨破损对所加工工件的质量有着极其重要的影响，当刀具磨破损到一定程度时，需要对刀具做报废处理。目前，对机床刀具磨破损的测量系统根据测量手段不同可分为间接测量方法及直接测量方法。其中，间接方法指使用加速度、振动、应变力、压电和功率等传感器检测电机功率、切削力、振动信号等方式间接地表征刀具磨破损状态，即依据传感器所传输的参量建立一定的经验关系式来检测刀具磨损或破损状态。但以上所述的传感器通常单独使用效果差，易受环境影响，且成本很高。直接法主要包括放射线、接触测量及光学图像测量三种方法。其中，放射法虽不受加工环境影响，但其对操作人员的身体危害性大；接触测量虽简便，但易受切屑和温度影响；光学图像测量方法可直接在线监测刀具磨损和破损状态，得到直观的刀具磨破损区域图像或磨损区域复原图像。
[0003]光学图像测量方法又可分为二维图像测量方法和三维重构测量方法。二维图像测量方法通过获取本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
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...

【专利技术属性】
技术研发人员：张春伟，张天宇，赵宏，鲍勍慷，刘发恒，
申请(专利权)人：西安交通大学苏州研究院，
类型：发明
国别省市：