[发明专利]一种刀具磨损三维形貌检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种刀具磨损三维形貌检测方法。

背景技术

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：(1)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。

发明内容

针对上述技术问题，本发明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。

本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了一种刀具磨损三维形貌检测方法，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。

作为本发明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。

作为本发明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。

作为本发明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。

作为本发明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。

作为本发明的一种优选技术方案：所述图像捕获装置为CCD显微镜。

本发明所述一种刀具磨损三维形貌检测方法采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：