CN104117876B - 一种检查切削刀具是否断裂或磨损的方法及其设备 - Google Patents

一种检查切削刀具是否断裂或磨损的方法及其设备 Download PDF

Info

Publication number
CN104117876B
CN104117876B CN201310154949.2A CN201310154949A CN104117876B CN 104117876 B CN104117876 B CN 104117876B CN 201310154949 A CN201310154949 A CN 201310154949A CN 104117876 B CN104117876 B CN 104117876B
Authority
CN
China
Prior art keywords
cutter
image
cutting tool
compared
feature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201310154949.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104117876A (zh
Inventor
王忠勇
马超
宋豫全
邓计才
高向川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhengzhou University
Original Assignee
Zhengzhou University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhengzhou University filed Critical Zhengzhou University
Priority to CN201310154949.2A priority Critical patent/CN104117876B/zh
Publication of CN104117876A publication Critical patent/CN104117876A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104117876B publication Critical patent/CN104117876B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q17/00—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
    • B23Q17/09—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring cutting pressure or for determining cutting-tool condition, e.g. cutting ability, load on tool
    • B23Q17/0952—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring cutting pressure or for determining cutting-tool condition, e.g. cutting ability, load on tool during machining
    • B23Q17/0957—Detection of tool breakage
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q17/00—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
    • B23Q17/24—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools using optics or electromagnetic waves
    • B23Q17/2409—Arrangements for indirect observation of the working space using image recording means, e.g. a camera

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Machine Tool Sensing Apparatuses (AREA)
  • Image Processing (AREA)
  • Image Analysis (AREA)

Abstract

本发明公开了一种检查切削刀具是否断裂或磨损的方法及其设备，具体涉及一种基于计算机视觉技术的图像处理系统。所述方法包括如下步骤：（1）待测工具进入检测位后，对刀具进行拍照，并将拍照所得的图像传送至视频解码器中，视频解码器对图像进行解码后送入图像处理芯片中；（2）图像处理芯片对接收到的图像进行处理与分析，提取待测刀具的待比对特征，并将待比对特征与正常刀具模板的特征进行比对；（3）若比对结果正常，则刀具继续工作，若比对结果出现异常，则发出机床停止信号并报警。本发明能快速、准确的检查到刀具是否发生磨损与断裂，整个检查过程成本低廉、操作简单、检测精准，节省了人力、物力、财力。

Description

一种检查切削刀具是否断裂或磨损的方法及其设备
技术领域
本发明涉及一种检查切削刀具是否断裂或磨损的方法及其设备，具体涉及一种基于计算机视觉技术的判断切削刀具是否断裂或磨损的图像处理系统。
背景技术
切削刀具在机械加工中属于消耗品，容易在使用中发生磨损与断裂，而随着自动化程度的提高，越来越多的加工过程不需要人值守，在此期间，一旦发生金属切削刀具的断裂与磨损，不但会产生不良品、浪费原料，严重时甚至会损坏设备，所以及时发现刀具的异常至关重要。对于丝锥和钻头类刀具，通常使用光纤传感器检测丝锥或钻头的尖端，但这种光纤传感器对车刀等类型的刀具无能为力；对于车刀等数控机床刀具的监控，通常是通过检测加工过程中轴向驱动电流或震动能量的变化，并将监测值同已知设定模型进行比对的方式实现监控功能，但是这种方式成本较高，检测时容易受到电网状况的影响，应用范围有限。
发明内容
本发明要解决的技术问题是在机械加工中车刀等数控机床刀具断裂或磨损时易产生不良品、浪费原料、设备易损坏以及原有的检查车刀等数控机床刀具是否断裂或磨损的方法及设备成本较高，提供一种成本低廉、操作简单、检测精准、应用范围广泛的检查切削刀具是否断裂或磨损的方法及其设备。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：一种检查切削刀具是否断裂或磨损的方法，它包括如下步骤：（1）待测工具进入检测位后，对刀具进行拍照，并将拍照所得的图像传送至视频解码器中，视频解码器对图像进行解码后送入图像处理芯片中；（2）图像处理芯片对接收到的图像进行处理与分析，提取待测刀具的待比对特征，并将待比对特征与正常刀具模板的特征进行比对；（3）若比对结果正常，则刀具继续工作，若比对结果出现异常，则发出机床停止信号并报警。
所述的图像处理芯片对接收到的图像进行处理与分析，其中对图像的处理包括：图像降噪处理、图像直方图均衡或图像锐化中的任意一种。
所述的图像降噪处理是指：用中值滤波或平均值滤波的方法去除椒盐噪声种类的图像噪声污染；图像锐化中采用模板卷积和频域滤波方法。
所述的将待比对特征与正常刀具模板的特征进行对比时，采用模板匹配或神经网络的方法进行比对。
一种检查切削刀具是否断裂或磨损的设备，它包括对待测刀具进行拍照的刀具检查相机；所述的刀具检查相机将拍摄的图片送入机箱内的视频解码器中，视频解码器与图像处理芯片相连，图像处理芯片连接MCU，MCU与人机接口、接近开关传感器和存储器相连。
所述的刀具检查相机包括CCD或CMOS成像器件和镜头。
所述的MCU连接有照射待测刀具的光源，光源至少为一个LED。
所述的视频解码器与逻辑控制模块、晶振、电源和刀具检查相机相连接。
所述的存储器采用FLASH和SRAM，SRAM为图像处理芯片与MCU共享。
所述的MCU连接有报警器，报警器为三色声光报警器。
采用上述技术方案的本发明，切削刀具在机械加工中，在没有人值守的情况下，也能快速、准确的检查到刀具是否发生磨损与断裂，及时更换刀具，减少不良品的产生、减少原料的浪费，整个检查过程成本低廉、操作简单、检测精准，为使用单位节省人力、物力、财力。
附图说明
图1是本发明的设备结构示意图。
图2是本发明的总控制箱内部构成示意图；
图3是本发明的主程序流程图。
图4是本发明的刀具检测算法流程图。
图5是本发明使用流程图。
具体实施方式
本发明是一种检查切削刀具是否断裂或磨损的方法，它包括如下步骤：（1）待测工具进入检测位后，对刀具进行拍照，并将拍照所得的图像传送至视频解码器中，视频解码器对图像进行解码后送入图像处理芯片中；（2）图像处理芯片对接收到的图像进行处理与分析，提取待测刀具的待比对特征，并将待比对特征与正常刀具模板的特征进行比对；（3）若比对结果正常，则刀具继续工作，若比对结果出现异常，则发出机床停止信号并报警。
所述的图像处理芯片对接收到的图像进行处理与分析，其中对图像的处理包括：图像降噪处理、图像直方图均衡或图像锐化中的任意一种。
所述的图像降噪处理是指：用中值滤波或平均值滤波的方法去除椒盐噪声种类的图像噪声污染；图像锐化中采用模板卷积和频域滤波方法。
所述的将待比对特征与正常刀具模板的特征进行对比时，采用模板匹配或神经网络的方法进行比对。
如图1和图2所示，本发明包括一种检查切削刀具是否断裂或磨损的设备，它包括对待测刀具3进行拍照的刀具检查相机2；所述的刀具检查相机2将拍摄的图片送入机箱5内的视频解码器中，视频解码器与图像处理芯片相连，图像处理芯片连接MCU，MCU与人机接口、传感器和存储器相连。
所述的刀具检查相机2包括CCD或CMOS成像器件和镜头，当机床开始运转，刀具到达检测位置时，该相机能够拍摄刀具的图片，并将其传送到机箱5内的处理电路进行处理与判断；机箱5，如图1所示，提供人机接口供用户对系统进行设置，内部包含的功能电路对整个系统进行控制，以及对所获刀具图像的处理和判断，具体是：提供人机界面，以便使用者对整个检测系统各项参数进行设置；提供对机床的控制接口，能控制机床启停；对刀具检查相机捕获的图像进行处理、提取刀具的待比对特征、和设置的或者是自动更新的正常刀具模板进行比对，如果刀具无断裂或磨损，则机床继续正常运行，如果刀具发生断裂或磨损，则停止机床继续运行，并报警。
所述的MCU连接有照射待测刀具（3）的光源（1），光源（1）至少为一个LED，提供检查刀具是否断裂或磨损时相机需要的照明光线，通常需要根据实际情况采用多个LED。
所述的视频解码器与逻辑控制模块、晶振、电源和刀具检查相机相连接。
所述的存储器采用FLASH和SRAM，SRAM为图像处理芯片与MCU共享，实现两者间的通信。
所述的MCU连接有报警器7，报警器7为三色声光报警器。
下面结合图3、图4、图5对本发明做进一步描述：
如图5所示，使用前需要先对设备进行整体检查，检查内容包括：察看电源线与信号线是否正确连接，尤其线路是否有破皮、烧焦之处。检查设备各个部件和螺丝是否有松动现象。如果一切正常，可打开设备电源，进入用户设置模式。
将刀具安装在机床上，调节光源、刀具检查相机的位置，一般用磁力座固定在机床上，调节刀具检查相机的光圈和焦距，使监视器上显示的刀具最清晰，待比对特征暴露最明显。
用户设置模式下，由于本发明采用比对的方法判断刀具是否正常，因此用户需设置的主要内容是设置正常刀具模板并制定比对特征，具体操作是：手动拍摄一幅正常状态下的刀具图像，在人机界面中设置需提取的比对特征和比对特征中的参数。
机床正常工作后，每次机床刀具到达检测位时，刀具检查相机拍摄刀具图片并传送到机箱内部的处理电路，经过视频解码器，其作用是将视频由模拟量转化为数字量并进行有效地编码，使视频编为图像处理芯片可以直接处理的格式，传送进视频处理芯片，视频处理芯片运行预处理程序，预处理具体包括：图像降噪处理，用中值滤波、平均值滤波等方法去除椒盐噪声等种类的图像噪声污染；图像直方图均衡，使原图像直方图变换为具有均匀密度分布的直方图，以增加所获图像的全局对比度；图像锐化，用模板卷积和频域滤波的方法，增强图像的边缘及灰度跳变的部分，使图像变得清晰。之后提取刀具图片中待比对特征，通常是直方图信息、边缘信息和面积信息等，和正常刀具模板的特征进行比对运算，一般采用模板匹配或神经网络等方法实现。
其中，正常刀具模板由用户在机床运转前手动设置，或者在机床运转中根据更新算法自动更新。电路系统的MCU主要运行人机界面，并提供与图像处理芯片的通信通道，将设置信息传给图像处理芯片，提供机床启停控制和报警功能。
本发明中可以用在车刀、铣刀、拉刀、丝锥、钻头等类型的金属切削刀具。

Claims (7)

1.一种检查切削刀具是否断裂或磨损的方法，其特征在于：它包括如下步骤：（1）待测工具进入检测位后，对刀具进行拍照，并将拍照所得的图像传送至视频解码器中，视频解码器对图像进行解码后送入图像处理芯片中；（2）图像处理芯片对接收到的图像进行处理与分析，对图像的处理包括：图像降噪处理、图像直方图均衡或图像锐化中的任意一种，提取待测刀具的待比对特征，并将待比对特征与正常刀具模板的特征采用模板匹配或神经网络的方法进行比对；（3）若比对结果正常，则刀具继续工作，若比对结果出现异常，则发出机床停止信号并报警；图像降噪处理是指：用中值滤波或平均值滤波的方法去除椒盐噪声种类的图像噪声污染；图像锐化中采用模板卷积和频域滤波方法。
2.一种检查切削刀具是否断裂或磨损的设备，其特征在于：它包括对待测刀具（3）进行拍照的刀具检查相机（2）；所述的刀具检查相机（2）将拍摄的图片送入机箱（5）内的视频解码器中，视频解码器与图像处理芯片相连，图像处理芯片连接MCU，MCU与人机接口、接近开关传感器和存储器相连；对刀具检查相机捕获的图像进行处理、提取刀具的待比对特征、和设置的或者是自动更新的正常刀具模板进行比对，如果刀具无断裂或磨损，则机床继续正常运行，如果刀具发生断裂或磨损，则停止机床继续运行，并报警。
3.根据权利要求2所述的检查切削刀具是否断裂或磨损的设备，其特征在于：所述的刀具检查相机（2）包括CCD或CMOS成像器件和镜头。
4.根据权利要求2所述的检查切削刀具是否断裂或磨损的设备，其特征在于：所述的MCU连接有照射待测刀具（3）的光源（1），光源（1）至少为一个LED。
5.根据权利要求2所述的检查切削刀具是否断裂或磨损的设备，其特征在于：所述的视频解码器与逻辑控制模块、晶振、电源和刀具检查相机相连接。
6.根据权利要求2所述的检查切削刀具是否断裂或磨损的设备，其特征在于：所述的存储器采用FLASH和SRAM，SRAM为图像处理芯片与MCU共享。
7.根据权利要求2所述的检查切削刀具是否断裂或磨损的设备，其特征在于：所述的MCU连接有报警器（7），报警器（7）为三色声光报警器。
CN201310154949.2A 2013-04-28 2013-04-28 一种检查切削刀具是否断裂或磨损的方法及其设备 Expired - Fee Related CN104117876B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310154949.2A CN104117876B (zh) 2013-04-28 2013-04-28 一种检查切削刀具是否断裂或磨损的方法及其设备

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310154949.2A CN104117876B (zh) 2013-04-28 2013-04-28 一种检查切削刀具是否断裂或磨损的方法及其设备

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104117876A CN104117876A (zh) 2014-10-29
CN104117876B true CN104117876B (zh) 2018-08-03

Family

ID=51763637

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310154949.2A Expired - Fee Related CN104117876B (zh) 2013-04-28 2013-04-28 一种检查切削刀具是否断裂或磨损的方法及其设备

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104117876B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022251108A1 (en) * 2021-05-25 2022-12-01 Us Synthetic Corporation Systems and methods for dull grading

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104741638B (zh) * 2015-04-20 2017-06-06 江苏师范大学 一种车削刀具磨损状态监测系统
CN106584209A (zh) * 2016-11-10 2017-04-26 哈尔滨理工大学 基于云制造的刀具磨损实时在线监测方法
CN106514436A (zh) * 2017-01-06 2017-03-22 昆山北钜机械有限公司 一种错置刀或断刀的刀具检测系统
EP3425460A1 (de) * 2017-07-04 2019-01-09 Siemens Aktiengesellschaft Vorrichtung und verfahren zur bestimmung des zustands einer spindel einer werkzeugmaschine
CN109108730A (zh) * 2018-06-01 2019-01-01 深圳精匠云创科技有限公司 检测系统、检测方法及存储设备
CN109255291A (zh) * 2018-07-30 2019-01-22 上海大学 一种加工中心断刀报警系统
CN111571446B (zh) * 2019-02-19 2022-03-04 长鑫存储技术有限公司 金刚石研磨盘上风险金刚石的确定方法
CN109822398B (zh) * 2019-03-25 2020-06-02 华中科技大学 一种基于深度学习的数控机床断刀检测系统及方法
CN110405540B (zh) * 2019-07-09 2020-07-10 华中科技大学 一种人工智能断刀检测系统及方法
US11209812B2 (en) 2020-02-10 2021-12-28 Caterpillar Paving Products Inc. Methods and systems for tracking milling rotor bit wear
CN112184630A (zh) * 2020-09-07 2021-01-05 山东大学 一种基于机器视觉的tbm滚刀磨损监测装置及监测方法
CN112247674B (zh) * 2020-10-10 2021-09-21 北京理工大学 一种刀具磨损预测方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4260986A (en) * 1978-04-26 1981-04-07 Fujitsu Fanuc Limited Tool wear detecting system for a numerically controlled machine tool
CN101549468A (zh) * 2009-04-24 2009-10-07 北京邮电大学 基于影像的刀具在线检测与补偿系统及方法
CN102566504A (zh) * 2012-01-19 2012-07-11 河北工业大学 一种数控机床通用诊断修复工具

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5633252A (en) * 1979-08-22 1981-04-03 Komatsu Ltd Photographing process for damaged cutting tool

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4260986A (en) * 1978-04-26 1981-04-07 Fujitsu Fanuc Limited Tool wear detecting system for a numerically controlled machine tool
CN101549468A (zh) * 2009-04-24 2009-10-07 北京邮电大学 基于影像的刀具在线检测与补偿系统及方法
CN102566504A (zh) * 2012-01-19 2012-07-11 河北工业大学 一种数控机床通用诊断修复工具

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022251108A1 (en) * 2021-05-25 2022-12-01 Us Synthetic Corporation Systems and methods for dull grading

Also Published As

Publication number Publication date
CN104117876A (zh) 2014-10-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104117876B (zh) 一种检查切削刀具是否断裂或磨损的方法及其设备
CN203390656U (zh) 一种检查切削刀具是否断裂或磨损的设备
CN101696945B (zh) 机器视觉系统对光伏玻璃瑕疵的在线检测方法
CN101287073B (zh) 变光照环境中机器视觉系统稳定亮度图像自适应获取方法
CN110689054B (zh) 一种工人违规行为监测方法
CN101456159B (zh) 火花识别对刀方法及磨削加工自动化系统
CN116320832B (zh) 一种监控设备故障监测方法及装置
CN111229648A (zh) 基于机器视觉的太阳能电池板瑕疵检测系统及检测方法
CN106650712A (zh) 虹膜识别系统
CN110405540B (zh) 一种人工智能断刀检测系统及方法
CN101696943A (zh) 机器视觉系统对医用手术刀瑕疵的在线检测方法
CN103175850A (zh) 宽幅面高速生产线材料表面瑕疵检测方法及系统
PT102835B (pt) Sistema de monitorizacao e controlo automatico de tolerancia nas emendas em sobreposicao de tela textil.
CN113589217A (zh) 智能电表缺陷检测装置
CN102303018B (zh) 机器视觉系统对注射器钢针毛刺的自动检测方法
CN101726265A (zh) 机器视觉系统对弹簧平行度的在线检测方法
CN109324058A (zh) 一种用于刀具磨损的检测装置
CN103175840B (zh) 基于机器视觉的胶印版材表面检测方法及系统
CN103616386B (zh) 一种工程机械及其刀具破损检测系统和方法
CN103383631B (zh) 调试打印机制的方法和系统
CN103175841B (zh) 基于机器视觉的ctp版表面检测方法及系统
CN102305950A (zh) 机器视觉系统对注射器自动化装配配件缺失的自动检测方法
CN103453840B (zh) 弹子锁锁芯精度的自动检测方法
CN202486067U (zh) 宽幅面高速生产线材料表面瑕疵检测系统
CN102495074A (zh) 机器视觉系统对输液袋瑕疵的自动检测方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20180803

Termination date: 20190428

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee