1 刀具磨耗的視覺(jué)表現(xiàn)
 

　　導(dǎo)致刀具磨耗的主要因素是切削溫度。
 

　　切削時(shí)，由于切削溫度力相當(dāng)高，導(dǎo)致刀具的硬度降低，產(chǎn)生變形，逐漸使刀具失去切削能力或使刀口形狀改變，從而造成切削尺寸改變，使實(shí)際切削量比預(yù)定切削量要小，且加工面會(huì)全部或部分由光滑面變?yōu)榇植诿妫€會(huì)產(chǎn)生切削力增大、切削溫度升高、切削性能改變、積屑范圍增大以及動(dòng)力消耗增加等現(xiàn)象。
 

　　而刀具的磨耗方式主要是摩擦式、熔鑄式、擴(kuò)散式、化學(xué)式及電解式磨耗。
 

　　刀具的磨耗性能可按照正常及異常來(lái)分類(lèi)。
 

　　傳統(tǒng)切削刀具的使用壽命結(jié)束可歸結(jié)于刀具磨耗逐漸增加，導(dǎo)致刀具破壞或刀具切削刀口突然破損。
 

　　刀具的損壞將使切削工件表面品質(zhì)降低，采用直接或間接測(cè)感技術(shù)監(jiān)控刀具的表面品質(zhì)，可判斷切削刀具是否即將結(jié)束使用壽命。刀具磨耗性能圖如下所示。
 

       從圖中可以看出，刀具面磨耗幾何外觀形狀可分為A、B、C 3個(gè)區(qū)域。

 

　　根據(jù)ISO對(duì)刀具使用壽命的定義，如果刀腹磨耗的平均磨耗值VB>0.3mm，或最大磨耗量VBmax>0.6 mm，則刀具的使用年限已超過(guò)刀具的使用壽命。
 

　　凹陷磨耗發(fā)生于刀具上頂面上，此種磨耗是由于切削過(guò)程產(chǎn)生的高溫而造成。
 

　　2 刀具磨耗的可預(yù)測(cè)性
 

　　切削時(shí)一般車(chē)刀刀具鑲面磨耗區(qū)寬度的變化情況如下圖所示。
 

此曲線可分為3段，其中大部分的鑲面磨耗均集中在刀尖部分。

 

　　AB段是初期磨耗區(qū)，銳利的刀口會(huì)快速地摩擦而有小的磨耗區(qū)出現(xiàn)。
 

　　BC段是均勻磨耗區(qū)，磨耗寬度近似線性勻速增加，直至使刀具近乎缺損為止。
 

　　CD段是急速磨耗區(qū)，磨耗寬度及速度增加，本區(qū)段因刀具溫度升高，故作為刀具磨耗敏感性反應(yīng)的區(qū)域，此時(shí)，刀具磨耗區(qū)域已占全部區(qū)域相當(dāng)大的比例。
 

　　3 機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)原理
 

　　以機(jī)器視覺(jué)為基礎(chǔ)的、非接觸式刀具磨耗判定輔助系統(tǒng)，是以刀具的磨耗量判定更換刀具的時(shí)機(jī)。
 

　　在此系統(tǒng)中，首先對(duì)假設(shè)好的刀具取像；之后分為2個(gè)階段，第1階段為影像處理，第2階段為磨耗判定。影像處理階段包括影像攝取驅(qū)動(dòng)與控制及影像處理。
 

　　磨耗判定階段直接依照定位結(jié)果進(jìn)行磨耗量的計(jì)算及磨耗分類(lèi)，由此設(shè)計(jì)出一套完整的輔助系統(tǒng)。
 

　　原文主要是探討刀具磨耗的改變，只要取得刀具的輪廓，利用LED環(huán)形光源對(duì)模擬工作臺(tái)上的刀具取像，掃描影像的方向是由上往下，由左往右，依序搜索特征范圍，其橫向掃描的搜索方式如下圖所示。
 

       4 刀具磨損磨耗的判定
 

　　刀具磨耗的實(shí)際影像分為正常磨耗和異常磨耗，如下圖所示。
 

　　
       就正常磨耗而言，刀具的磨耗影像經(jīng)影像處理后，可清楚地看出磨耗的區(qū)域變成黑色，原文將搜尋其特征，并進(jìn)一步計(jì)算磨耗量。
 

　　異常磨耗經(jīng)常是由刀具的斷裂和缺損所造成，磨耗的范圍也較不規(guī)則，且無(wú)法經(jīng)由黑色區(qū)域來(lái)判斷。
 

　　在計(jì)算磨耗量時(shí)，對(duì)于正常磨耗的刀具，對(duì)黑色像素點(diǎn)進(jìn)行編號(hào)，即利用黑色像素點(diǎn)的總數(shù)量作為磨耗量大小的判定；針對(duì)異常磨耗的磨耗量，則對(duì)瀕臨報(bào)廢的刀具的判定是依據(jù)框選后的像素面積大小，若大于該像素面積，則判定該刀具已報(bào)廢；反之，則判定該刀具未報(bào)廢。
 

　　判斷出刀具報(bào)廢與否，即可利用該結(jié)果對(duì)操作程序做進(jìn)一步修正。
 

　　若該刀具已達(dá)到報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)，則立即更換新的刀具；反之，則將依照其磨耗程度作為操作流程上調(diào)節(jié)刀具進(jìn)給量大小的依據(jù)。
 

　　小結(jié)與展望

 

　　原文采用機(jī)器視覺(jué)方法，對(duì)車(chē)刀刀具做進(jìn)一步的檢驗(yàn)，經(jīng)過(guò)濾波影像處理后，再對(duì)磨耗范圍做框選，計(jì)算最終磨耗量和磨耗面積，并由磨耗量與磨耗面積的結(jié)果判定該刀具是否報(bào)廢，以達(dá)到檢驗(yàn)的目的。
 

　　原文只是在理論上對(duì)“視覺(jué)檢測(cè)”進(jìn)行了探索，并對(duì)應(yīng)用推廣過(guò)程中的核心技術(shù)，做出了如下總結(jié)：
 

　　高效的檢測(cè)過(guò)程
 

　　針對(duì)視覺(jué)檢驗(yàn)的條件，設(shè)定取像環(huán)境和光源，由于外在的不可控制因素減少，故截取出來(lái)的影像中刀具磨耗與影像中的位置相同；因此，在影像處理時(shí)，可針對(duì)特定范圍作分析，以縮小影像尺寸，有效縮短整個(gè)流程的總處理時(shí)間。
 

　　量化的磨損標(biāo)準(zhǔn)
 

　　一般正常磨耗的刀具磨耗量不明確，使用精密的測(cè)量?jī)x器會(huì)增加不少成本，對(duì)已使用過(guò)一定時(shí)間的刀具做檢驗(yàn)，準(zhǔn)確找到刀具上的磨耗位置，并依據(jù)框選范圍結(jié)果，計(jì)算出像素量。
 

　　穩(wěn)定的檢測(cè)環(huán)境
 

　　原文所攝取的影像是在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)完成的，拍攝時(shí)的環(huán)境固定，不易有其他干擾因素；但若實(shí)際應(yīng)用于車(chē)床機(jī)器上，應(yīng)盡量克服因晃動(dòng)造成的影響，以及注意拍攝時(shí)光源是否一致，避免因光線強(qiáng)度不一致而造成影像處理后的灰度值不盡相同。
 

　　精確的監(jiān)控范圍
 

　　為使原文所構(gòu)建的系統(tǒng)能夠更加完整，有更多思考的新方向，在選擇鏡頭時(shí)，考慮到所應(yīng)用的刀具磨耗范圍極小，定焦后配合最佳光圈值仍無(wú)法清晰看見(jiàn)整個(gè)刀具的影像，將會(huì)在影像處理時(shí)造成對(duì)于刀尖以外的部分無(wú)法辨認(rèn)，在鏡頭選擇上應(yīng)多加以比較，對(duì)于刀具的完整檢驗(yàn)將有莫大的幫助。
 

　　最佳的取像角度
 

　　由于原文是利用像素大小及磨耗面積作為判定報(bào)廢的依據(jù)，而取像角度更是直接影響磨耗面積大小的因素；所以，在取像角度測(cè)試方面，未來(lái)可利用試驗(yàn)設(shè)計(jì)等方法多加測(cè)試，以求得最佳的取像角度。