CN105136052B - 立铣刀刃口钝圆半径检测图像采集平台及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种立铣刀刃口钝圆半径检测图像采集平台及其使用方法，平台本体上固定有X轴丝杠导轨和Y轴丝杠导轨，Y轴丝杠导轨的滑台上固定设置有Z轴丝杠导轨，Z轴丝杠导轨的滑台上固定有安装有远心镜头的CCD工业相机，X轴丝杠导轨的滑台上固定有恒准同轴度仪，且恒准同轴度仪上固定有丝杠导轨，丝杠导轨的滑台上设置有横杆，环形光源和标定板分别通过固定件固定在横杆上，且远心镜头朝向恒准同轴度仪所在方向设置。以解决传统测量手段不能满足铣刀刃口高精度测量要求的问题，获取放大倍率相同且精度较高的铣刀刃口图像和标定板图像，以满足机器视觉系统图像标定和检测要求。本发明属于刀具研究领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于机器视觉的立铣刀刃口钝圆半径检测图像采集平台及其使用方法，属于刀具研究领域。
背景技术
普通硬质合金立铣刀在精磨之后会存在毛边、小蹦刃、锯口等微观缺陷，这些微观缺陷会加速刀具磨损，严重影响刀具的切削性能和使用寿命。通过铣刀刃口钝化能够消除刃口上的缺陷、增大刃口钝圆半径和提高刀具表面光洁度，从而使切削加工中刀具的寿命、切削的稳定性和工件已加工表面质量等都有不同程度的延长和提高，其中刀具寿命的延长最为明显。铣刀刃口钝化轮廓对刀具切削性能的影响规律已成为切削加工中亟待解决的关键问题。铣刀刃口钝化后其钝圆半径达到微米级，这对检测系统的精度提出了更高要求。传统的刀具刃口钝圆半径测量手段精度低、效率差、环境因素和人为因素影响较大等，已经不能满足铣刀刃口高精度测量要求。将机器视觉技术引入到铣刀刃口钝圆半径测量中，实现精确测量铣刀钝化形貌和钝圆半径。机器视觉技术通过对图像进行处理，图像采集的质量和精度决定测量系统的精度，因此，采集高精度图像是刀具刃口钝圆半径检测的关键。机器视觉系统中需要对刀具刃口图像进行标定才能精确测量刀具刃口的真实值，图像标定的前提是保证目标图像和标定板图像放大倍率相同。本发明涉及建立铣刀刃口图像采集平台，以获取放大倍率相同且精度较高的铣刀刃口图像和标定板图像。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种立铣刀刃口钝圆半径检测图像采集平台及其使用方法，以解决传统测量手段不能满足铣刀刃口高精度测量要求的问题，获取放大倍率相同且精度较高的铣刀刃口图像和标定板图像，以满足机器视觉系统图像标定和检测要求。
本发明的方案：
一种立铣刀刃口钝圆半径检测图像采集平台，包括平台本体，平台本体上固定有X轴丝杠导轨和Y轴丝杠导轨，Y轴丝杠导轨的滑台上固定设置有Z轴丝杠导轨，且X轴丝杠导轨、Y轴丝杠导轨和Z轴丝杠导轨两两相互垂直，Z轴丝杠导轨的滑台上固定有安装有远心镜头的CCD工业相机，X轴丝杠导轨的滑台上固定有恒准同轴度仪，且恒准同轴度仪上沿竖直方向固定有丝杠导轨，丝杠导轨的滑台上设置有横杆，环形光源和标定板分别通过固定件固定在横杆上，X轴丝杠导轨与远心镜头的轴线、恒准同轴度仪及横杆及均相互平行，且远心镜头朝向恒准同轴度仪所在方向设置。
优选地，X轴丝杠导轨的滑台上还固定有X轴精调丝杠导轨，X轴丝杠导轨与X轴精调丝杠导轨相互平行，恒准同轴度仪固定于X轴精调丝杠导轨的滑台上，恒准同轴度仪通过X轴精调丝杠导轨间接地固定于X轴丝杠导轨上，拍照前，精调X轴精调丝杠导轨，使立铣刀刃口或标定板图像更加清晰。
优选地，横杆为圆形横杆，横杆设置于恒准同轴度仪的正上方，固定件均为可拆式地转动设置于横杆上。
优选地，环形光源为LED低角度环形光源；
优选地，固定件由横杆连接部和固定部组成，横杆连接部为一端开有横杆套孔的杆形结构，固定部为中心开有通孔的框架结构，横杆连接部与固定部固定连接或二者为一体式结构，且横杆套孔与通孔的中心线相互平行。
所述检测图像采集平台的使用步骤如下：
步骤一：调节远心镜头和CCD工业相机参数：取下立铣刀，在原立铣刀刃口处安装上标定板，调节Z轴丝杠导轨和Y轴丝杠导轨，使标定板处于CCD工业相机和远心镜头视场范围内，同时调节CCD工业相机和远心镜头的参数，在整个拍摄过程中相机镜头位置不动、内部参数不变。
步骤二：拍摄标定板图像：打开环形光源，调节丝杠导轨，使CCD工业相机视场处于环形光源中心位置。调节X轴丝杠导轨，使标定板处于CCD工业相机和远心镜头视场范围内，然后精调X轴精调丝杠导轨，使标定板图像清晰，拍摄图像并保存。
步骤三：拍摄立铣刀刃口图像：取下或者旋转标定板至其他位置，将立铣刀安装在恒准同轴度仪上，旋转恒准同轴度仪，使被拍摄铣刀刃口处于CCD工业相机和远心镜头视场中心位置，调节丝杠导轨，使被拍摄立铣刀处于环形光源中心位置；调节X轴丝杠导轨，使立铣刃口处于远心镜头景深范围，然后精调X轴精调丝杠导轨至立铣刀刃口图像清晰，拍摄铣刀刃口图像并保存；远心镜头所具有的远心特性，使标定板图像与立铣刀刃口图像放大倍率相同，用作标定。
步骤四：按照上述方法，通过旋转恒准同轴度仪，变换立铣刀刃口位置，拍摄立铣刀各个刃口的图像。
本发明与现有技术相比，主要优点是能够获取放大倍率相同且精度较高的铣刀刃口图像和标定板图像，以满足机器视觉系统图像标定和检测要求，实现刀具刃口微米级钝圆半径的测量，本装置将立铣刀置于恒准同轴度仪上，实现立铣刀自转，确保相机镜头不移动时就能够拍摄铣刀的不同刃口，且平台整体的结构简单，成本低，操作方便。
附图说明
图1是本发明的主视结构示意图；
图2是用于固定标定板的固定件的主视结构示意图；
图3是用于固定环形光源的固定件的主视结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将参照附图对本发明作进一步地详细描述，
实施例：
参照图1，本实施例所述立铣刀刃口钝圆半径检测图像采集平台，包括平台本体1，平台本体1上固定有X轴丝杠导轨2和Y轴丝杠导轨3，Y轴丝杠导轨3的滑台上固定设置有Z轴丝杠导轨4，且X轴丝杠导轨2、Y轴丝杠导轨3和Z轴丝杠导轨4两两相互垂直，Z轴丝杠导轨4的滑台上固定有安装有远心镜头5的CCD工业相机6，X轴丝杠导轨2的滑台上固定有恒准同轴度仪7，且恒准同轴度仪7上沿竖直方向固定有丝杠导轨8，丝杠导轨8的滑台上设置有横杆9，环形光源10和标定板11分别通过固定件12固定在横杆9上，环形光源10为LED低角度环形光源，横杆9为圆形横杆（便于固定件12在横杆9上转动），横杆9设置于恒准同轴度仪7的正上方，固定件12均为可拆式地转动设置于横杆9上，X轴丝杠导轨2与远心镜头5的轴线、恒准同轴度仪7及横杆及均相互平行，且远心镜头5朝向恒准同轴度仪7所在方向设置；
X轴丝杠导轨2的滑台上还固定有X轴精调丝杠导轨13，X轴丝杠导轨2与X轴精调丝杠导轨13相互平行，恒准同轴度仪7固定于X轴精调丝杠导轨13的滑台上，恒准同轴度仪7通过X轴精调丝杠导轨13间接地固定于X轴丝杠导轨2上，拍照前，精调X轴精调丝杠导轨13，使立铣刀刃口或标定板11图像更加清晰；
固定件12由横杆连接部121和固定部122组成，固定部122用于固定环形光源10或标定板11，横杆连接部121为一端开有横杆套孔123的杆形结构，横杆套孔123用于套紧固定在横杆9上，固定部122为中心开有通孔124的框架结构，横杆连接部121与固定部122固定连接或二者为一体式结构，且横杆套孔123与通孔124的中心线相互平行，用于固定标定板11的固定件12与用于固定环形光源10的固定件12在结构上稍有差别，用于固定标定板11的固定件12的中部为方形的通孔124，该方形的通孔124用于嵌置/套设标定板11，而用于固定环形光源10的固定件12的侧面开有螺纹孔，环形光源10通过螺钉固定于用于固定环形光源10的固定件12上。
所述检测图像采集平台的使用步骤如下：
步骤一：调节远心镜头5和CCD工业相机6参数：取下立铣刀14，在原立铣刀14刃口处安装上标定板11，调节Z轴丝杠导轨4和Y轴丝杠导轨3，使标定板11处于CCD工业相机6和远心镜头5视场范围内，同时调节CCD工业相机6和远心镜头5的参数，在整个拍摄过程中相机镜头位置不动、内部参数不变。
步骤二：拍摄标定板11图像：打开环形光源10，调节丝杠导轨8，使CCD工业相机6视场处于环形光源10中心位置。调节X轴丝杠导轨2，使标定板11处于CCD工业相机6和远心镜头5视场范围内，然后精调X轴精调丝杠导轨13，使标定板11图像清晰，拍摄图像并保存。
步骤三：拍摄立铣刀14刃口图像：取下或者旋转标定板11至其他位置，将立铣刀14安装在恒准同轴度仪7上，旋转恒准同轴度仪7，使被拍摄铣刀14刃口处于CCD工业相机6和远心镜头5视场中心位置，调节丝杠导轨8，使被拍摄立铣刀14处于环形光源10中心位置；调节X轴丝杠导轨2，使立铣刃口14处于远心镜头5景深范围，然后精调X轴精调丝杠导轨13至立铣刀14刃口图像清晰，拍摄铣刀刃口图像并保存；远心镜头5所具有的远心特性，使标定板11图像与立铣刀14刃口图像放大倍率相同，用作标定。
步骤四：按照上述方法，通过旋转恒准同轴度仪7，变换立铣刀14刃口位置，拍摄立铣刀14各个刃口图像。
Claims (4)
1.一种立铣刀刃口钝圆半径检测图像采集平台的使用方法，包括平台本体（1），平台本体（1）上固定有X轴丝杠导轨（2）和Y轴丝杠导轨（3），Y轴丝杠导轨（3）的滑台上固定设置有Z轴丝杠导轨（4），且X轴丝杠导轨（2）、Y轴丝杠导轨（3）和Z轴丝杠导轨（4）两两相互垂直，其特征在于：Z轴丝杠导轨（4）的滑台上固定有安装有远心镜头（5）的CCD工业相机（6），X轴丝杠导轨（2）的滑台上固定有恒准同轴度仪（7），且恒准同轴度仪（7）上沿竖直方向固定有丝杠导轨（8），丝杠导轨（8）的滑台上设置有横杆（9），环形光源（10）和标定板（11）分别通过固定件（12）固定在横杆（9）上，X轴丝杠导轨（2）与远心镜头（5）的轴线、恒准同轴度仪（7）及横杆均相互平行，且远心镜头（5）朝向恒准同轴度仪（7）所在方向设置；X轴丝杠导轨（2）的滑台上还固定有X轴精调丝杠导轨（13），X轴丝杠导轨（2）与X轴精调丝杠导轨（13）相互平行，恒准同轴度仪（7）固定于X轴精调丝杠导轨（13）的滑台上，恒准同轴度仪（7）通过X轴精调丝杠导轨（13）间接地固定于X轴丝杠导轨（2）上；其特征在于：所述立铣刀刃口钝圆半径检测图像采集平台的使用方法包括如下步骤：
步骤一：调节远心镜头（5）和CCD工业相机（6）参数：取下立铣刀（14），在原立铣刀（14）刃口处安装上标定板（11），调节Z轴丝杠导轨（4）和Y轴丝杠导轨（3），使标定板（11）处于CCD工业相机（6）和远心镜头（5）视场范围内，同时调节CCD工业相机（6）和远心镜头（5）的参数，在整个拍摄过程中相机镜头位置不动、内部参数不变；
步骤二：拍摄标定板（11）图像：打开环形光源（10），调节丝杠导轨（8），使CCD工业相机（6）视场处于环形光源（10）中心位置；
调节X轴丝杠导轨（2），使标定板（11）处于CCD工业相机（6）和远心镜头（5）视场范围内，然后精调X轴精调丝杠导轨（13），使标定板（11）图像清晰，拍摄图像并保存；
步骤三：拍摄立铣刀（14）刃口图像：取下或者旋转标定板（11）至其他位置，将立铣刀（14）安装在恒准同轴度仪（7）上，旋转恒准同轴度仪（7），使被拍摄铣刀（14）刃口处于CCD工业相机（6）和远心镜头（5）视场中心位置，调节丝杠导轨（8），使被拍摄立铣刀（14）处于环形光源（10）中心位置；调节X轴丝杠导轨（2），使立铣刀（ 14 ） 刃口处于远心镜头（5）景深范围，然后精调X轴精调丝杠导轨（13）至立铣刀（14）刃口图像清晰，拍摄铣刀刃口图像并保存；远心镜头（5）所具有的远心特性，使标定板（11）图像与立铣刀（14）刃口图像放大倍率相同，用作标定；
步骤四：按照上述方法，通过旋转恒准同轴度仪（7），变换立铣刀（14）刃口位置，拍摄立铣刀（14）各个刃口的图像。
2.根据权利要求1所述一种立铣刀刃口钝圆半径检测图像采集平台的使用方法，其特征在于：横杆（9）为圆形横杆，横杆（9）设置于恒准同轴度仪（7）的正上方，固定件（12）均为可拆式地转动设置于横杆（9）上。
3.根据权利要求1所述一种立铣刀刃口钝圆半径检测图像采集平台的使用方法，其特征在于：环形光源（10）为LED低角度环形光源。
4.根据权利要求1所述一种立铣刀刃口钝圆半径检测图像采集平台的使用方法，其特征在于：固定件（12）由横杆连接部（121）和固定部（122）组成，横杆连接部（121）为一端开有横杆套孔（123）的杆形结构，固定部（122）为中心开有通孔（124）的框架结构，横杆连接部（121）与固定部（122）固定连接或二者为一体式结构，且横杆套孔（123）与通孔（124）的中心线相互平行。
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