本发明专利技术提供了一种用于刀具的伸缩式立体视觉检测方法。所述刀具伸缩式立体视觉检测系统包括计算机、CNC数控系统、视觉检测装置、传动装置、收线装置、保护装置和支撑装置。所述的传动装置运动行程伸缩比可达1:5以上，且伸缩比可进行扩展；所述的视觉检测装置，安装于机床侧壁窗口外，不干涉机床正常加工过程，可自动伸缩，实现数控机床刀具的在线在机视觉检测；所述刀具伸缩式立体视觉检测系统中，计算机、CNC数控系统和视觉检测装置三者间组成局域网，可通过计算机控制CNC数控系统与视觉检测装置进行联动，且计算机可连入互联网进行刀具检测数据共享，实现刀具在线在机检测。所述的刀具伸缩式立体视觉检测方法，提出了采用具有大伸缩比的可伸缩式立体视觉检测装置检测数控机床刀具的方法；采用竖直和水平双方向的工业相机与数控机床刀具联动方式，对刀具底刃面和侧刃面进行全方位立体检测，运用计算机视觉分析求得刀具磨/破损情况，并实现刀具磨损在线补偿。在线补偿。在线补偿。
【技术实现步骤摘要】
一种用于刀具的伸缩式立体视觉检测方法
[0001]本专利技术属于刀具检测领域，尤指一种用于刀具的伸缩式立体视觉检测方法，并实现刀具在机检测以及刀具磨损在线补偿。
技术介绍
[0002]在自动化生产过程中，数控机床的刀具磨损状态直接影响产品的加工质量和加工效益，刀具状态监测技术关系到产品的加工成本，制造设备的正常运行和产品的质量。传统的刀具磨损检测依赖于人工判断或者停机检测，这两种检测方法虽然在一定程度上减少刀具磨损造成的损失，但测量周期长、精度不稳定、干涉机床正常加工过程，因此，若能实现无干涉机床加工的刀具在机检测，即可大大提升加工效率，保证加工质量。
[0003]专利技术专利：CN 202110828278.8公开一种加工中心用刀具实时检测装置及其检测方法，通过软体机械臂上视觉图像采集系统对刀具图像进行采集，再判别刀具磨破损级别，以此达到对刀具进行检测的目的，使用时无需取下刀具；但其采用专门用于检测软体机械臂，需专门为机械臂腾出工作空间，且机械臂成本较高，不利于推广。
[0004]专利技术专利：CN 202010731115.3公开一种微细铣刀在机多视角视觉检测仪及其检测方法。基于远心光学平行投影成像原理，采用半透半反射镜，使用单相机实现径向和轴向检测；该检测仪安装于机床内部，占用工作台空间，虽有防护壳体，但相机仍易受切削液、油雾和切屑的恶劣加工环境影响。
[0005]专利技术专利：CN201811050334.4公开一种回转刀具的在机视觉检测方法及其检测装置，提出视觉检测装置安装于摆臂上，通过摆臂回转运动实现刀具在机检测；该检测装置安装于机床侧板内壁上，占用机床内部空间，虽装有保护罩，工业相机仍易受冷却液、油雾和切屑的喷溅影响。
技术实现思路
[0006]本专利技术旨在提供一种用于刀具的伸缩式立体视觉检测方，通过传动装置的伸缩式直线运动方式，将视觉检测装置移至机床主轴正下方，在不取下刀具的情况下，采用竖直和水平双方向工业相机与数控机床主轴刀具联动方式，对刀具进行图像拍摄并运用计算机分析求得刀具磨损状态，定时检测并判断刀具是否可继续使用，并实现刀具磨损在线补偿。
[0007]为达上述目的，本专利技术公开了一种用于刀具的伸缩式立体视觉检测方法，具有检测系统，所述检测系统包括视觉检测装置A、传动装置B和收线装置C，所述视觉检测装置A安装在所述传动装置B上，所述收线装置C与所述传动装置B连接，所述传动装置B通过伸缩式传动方式驱动所述视觉检测装置A 移动；
[0008]所述检测方法包括：
[0009](1).在机床加工周期结束后，机床主轴刀具移动至指定的合适高度，利用机床自带的清洁装置对刀具进行初步的清洁工作；
[0010](2).待清洁工作完成后，检测装置接收到待测信号；
[0011](3).传动装置B驱动视觉检测装置A伸进机床内部主轴刀具正下方，机床主轴将刀具下移至检测区域；
[0012](4).视觉检测装置A进行刀具图像拍摄，光源进行打光，拍摄刀具侧刃面图像；
[0013](5).待图像拍摄结束后，在传动装置B驱动视觉检测装置A返回至保护装置D内部，同时视觉检测装置A的线缆22在收线装置C的引导下也一并缩回；
[0014](6).获取图像完毕后，将底刃面图像和刀具侧刃面图像进行图像预处理以及边缘特征提取，判断刀具磨/破损类型与刀具磨损量；
[0015](7).判断刀具是否可用并将检测结果反馈给数控机床，若刀具已破损或超出磨损范围，则需更换新刀具，若刀具磨损在允许范围内，自动进行刀具磨损在线补偿；
[0016](8).单次检测完毕后，判断机床加工是否结束，若加工未结束则继续下一加工周期，并开始新一轮刀具检测，重复以上步骤，直至机床加工结束。
[0017]进一步地，所述视觉检测装置A包括工业相机1、相机支架2、检测电机 3、电机支架4、联轴器5、同步带6、连接轴7、空心轴8、碗状光源9、检测平台10；其中，碗状光源9与竖直方向的工业相机同心，固定在相机支架 2上，分布于水平方向上的工业相机固定在对应的相机支架2上，相机支架2 固定在空心轴8一端，分布于竖直方向上的工业相机安装在空心轴8的中心位置，空心轴8安装于检测平台头部轴孔中心，且空心轴8通过两连接板与连接轴7连接，连接轴7通过同步带6、联轴器5与检测电机3连接，检测电机3安装于电机支架4上，电机支架4与检测平台10连接固定。。
[0018]进一步地，所述传动装置B包含驱动电机13、丝杆模组17、驱动轴24、直线导轨21、连接杆19；其中，驱动电机13通过联轴器与丝杆模组17连接，丝杆模组17与直线导轨21固定在装置支架上，驱动轴24通过固定座与丝杆模组17的滑块连接，驱动轴24用于驱动连接杆19，若干连接杆19相互交错组成菱形机构，在驱动轴24和直线导轨21的引导下，实现直线伸缩运动。
[0019]进一步地，所述收线装置C包括收线盘25、收线支架26、带连接块14、固定座15、传动带16；收线支架26固定在装置支架12上，收线盘25通过连接轴固定在收线支架26上，带连接块14与驱动轴24连接，带动三组带传动16，进而驱动收线盘25转动。
[0020]进一步地，传动装置B与收线装置C共用同一动力源驱动电机13，两者间同步联动；驱动电机13驱动滚珠丝杆模组做直线运动的同时带连接块14 带动三组带传动16进而驱动收线盘25转动；通过调节两者间传动比关系，可使收线盘25跟随检测平台10的伸缩直线运动同步转动，解决线缆22收放不同步，干扰检测装置正常运行问题。
[0021]进一步地，还包括保护装置D和支撑装置E；所述视觉检测装置A、传动装置B和收线装置C设置在所述保护装置D的内部，所述装置支架12支撑在所述支撑装置E上。
[0022]进一步地，所述保护装置D包括保护壳28、气缸30、气缸滑块31、气缸连接板32、密闭门33、气缸导轨34；气缸30和气缸导轨34固定在支撑面板 27上，密闭门33通过气缸连接板32与气缸滑块31连接，密闭门33在气缸 30的带动下左右滑动，实现密闭门33关闭和开启动作，有效隔绝检测装置与机床内部环境，解决工业相机镜头受冷却液、油雾和切屑的喷溅影响问题。
[0023]进一步地，所述支撑装置E包括支撑面板27、支撑底座35、加强筋36；支撑面板27安装在数控铣床侧板29的窗口位置；装置支架12固定在支撑面板27上。
[0024]进一步地，采用碗状光源的打光方式，水平方向工业相机绕主轴旋转，同时控制主轴刀具升降，采用两者联动方式，可清晰完整地拍摄提取出刀具侧刃面刀刃形状，解决背光源打光方式无法拍摄侧刃面刀刃形状以及有效降低前光源打光方式刀刃表面反光严重问题。
[0025]进一步地，
[0026](1).机床加工周期结束后，机床主轴刀具移动至指定的合适高度，利用机床自带的清洁装置对刀具进行初步的清洁工作；
[0027](2).待清洁工作完成后，检测装置接收到待测信号，先由安装在支撑面板27上的气缸30驱动本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于刀具的伸缩式立体视觉检测方法，其特征在于：具有检测系统，所述检测系统包括视觉检测装置A、传动装置B和收线装置C，所述视觉检测装置A安装在所述传动装置B上，所述收线装置C与所述传动装置B连接，所述传动装置B通过伸缩式传动方式驱动所述视觉检测装置A移动；所述检测方法包括：(1).在机床加工周期结束后，机床主轴刀具移动至指定的合适高度，利用机床自带的清洁装置对刀具进行初步的清洁工作；(2).待清洁工作完成后，检测装置接收到待测信号；(3).传动装置B驱动视觉检测装置A伸进机床内部主轴刀具正下方，机床主轴将刀具下移至检测区域；(4).视觉检测装置A进行刀具图像拍摄，光源进行打光，拍摄刀具侧刃面图像；(5).待图像拍摄结束后，在传动装置B驱动视觉检测装置A返回至保护装置D内部，同时视觉检测装置A的线缆22在收线装置C的引导下也一并缩回；(6).获取图像完毕后，将底刃面图像和刀具侧刃面图像进行图像预处理以及边缘特征提取，判断刀具磨/破损类型与刀具磨损量；(7).判断刀具是否可用并将检测结果反馈给数控机床，若刀具已破损或超出磨损范围，则需更换新刀具，若刀具磨损在允许范围内，自动进行刀具磨损在线补偿；(8).单次检测完毕后，判断机床加工是否结束，若加工未结束则继续下一加工周期，并开始新一轮刀具检测，重复以上步骤，直至机床加工结束。2.如权利要求1所述的一种用于刀具的伸缩式立体视觉检测方法，其特征在于：所述视觉检测装置A包括工业相机1、相机支架2、检测电机3、电机支架4、联轴器5、同步带6、连接轴7、空心轴8、碗状光源9、检测平台10；其中，碗状光源9与竖直方向的工业相机同心，固定在相机支架2上，分布于水平方向上的工业相机固定在对应的相机支架2上，相机支架2固定在空心轴8一端，分布于竖直方向上的工业相机安装在空心轴8的中心位置，空心轴8安装于检测平台头部轴孔中心，且空心轴8通过两连接板与连接轴7连接，连接轴7通过同步带6、联轴器5与检测电机3连接，检测电机3安装于电机支架4上，电机支架4与检测平台10连接固定。3.如权利要求2所述的一种用于刀具的伸缩式立体视觉检测方法，其特征在于：所述传动装置B包含驱动电机13、丝杆模组17、驱动轴24、直线导轨21、连接杆19；其中，驱动电机13通过联轴器与丝杆模组17连接，丝杆模组17与直线导轨21固定在装置支架上，驱动轴24通过固定座与丝杆模组17的滑块连接，驱动轴24用于驱动连接杆19，若干连接杆19相互交错组成菱形机构，在驱动轴24和直线导轨21的引导下，实现直线伸缩运动。4.如权利要求3所述的一种用于刀具的伸缩式立体视觉检测方法，其特征在于：所述收线装置C包括收线盘25、收线支架26、带连接块14、固定座15、传动带16；收线支架26固定在装置支架12上，收线盘25通过连接轴固定在收线支架26上，带连接块14与驱动轴24连接，带动三组带传动16，进而驱动收线盘25转动。5.如权利要求4所述的一种用于刀具的伸缩式立体视觉检测方法，其特征在于：传动装置B与收线装置C共用同一动力源驱动电机13，两者间同步联动；驱动电机13驱动滚珠丝杆模组做直线运动的同时带连接块14带动三组带传动16进而驱动收线盘25转动；通过调节两者间传动比...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘建春，苏进发，陈勇忠，陈宁义，叶中赵，
申请(专利权)人：厦门理工学院，
类型：发明
国别省市：
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