CN112077669A - 刀具磨损检测及补偿方法、装置及计算机可读存储介质 - Google Patents

刀具磨损检测及补偿方法、装置及计算机可读存储介质 Download PDF

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Abstract

一种刀具磨损检测及补偿方法，包括：利用所述刀具切削一切片；获取切削完成的所述切片的图像；分析所述图像并得出所述刀具的磨损量；判断所述磨损量是否小于允许阈值，判断结果为否时提示更换刀具，判断结果为是时提示将所述磨损量补偿到所述刀具的加工程序。刀具磨损检测及补偿方法、装置及计算机可读存储介质通过利用刀具切削一切片，并通过分析所述切片的图像得出刀具的磨损量，磨损量的检测方便且结果准确，最后根据磨损量与允许阈值比较得出刀具的使用建议，并可推送至可视化介面，优化了刀具的使用程序。

Description

刀具磨损检测及补偿方法、装置及计算机可读存储介质
技术领域
本申请涉及一种刀具检测领域，尤其涉及刀具磨损检测及补偿方法、装置及计算机可读存储介质。
背景技术
数控加工是零件制造的重要一环，其中刀具磨损量的严格管控和数值补偿可提升数控加工的零件品质。刀具包括刀刃、排屑槽、螺旋角等结构，因此，刀具的结构复杂，取像装置很难通过获取刀具的静态图分析得出刀具的磨损量。
发明内容
鉴于上述状况，有必要提供一种刀具磨损检测及补偿方法、装置及计算机可读存储介质。
本申请的一些实施例提供一种刀具磨损检测及补偿方法，包括：
利用所述刀具切削一切片；
获取切削完成的所述切片的图像；
分析所述图像并得出所述刀具的磨损量；
判断所述磨损量是否小于允许阈值，判断结果为否时提示更换刀具，判断结果为是时提示将所述磨损量补偿到所述刀具的加工程序。
进一步地，在本申请的一些实施例中，在所述分析所述图像并得出所述刀具的磨损量的步骤后还包括：生成并储存包括所述刀具的磨损量信息的日志文件。
进一步地，在本申请的一些实施例中，所述日志文件还包括所述刀具的使用时间、类型、材料、规格和品牌信息。
进一步地，在本申请的一些实施例中，还包括：根据所述日志文件生成所述刀具的磨损量随使用时间变化的曲线。
进一步地，在本申请的一些实施例中，所述利用所述刀具切削一切片的步骤当每隔一设定时间在所述刀具切削待加工的工件前进行。
进一步地，在本申请的一些实施例中，所述刀具在切削所述切片时相对于前次切削偏移一设定距离，所述设定距离不小于所述刀具的最大磨损量。
进一步地，在本申请的一些实施例中，所述判断所述磨损量是否大于允许阈值的步骤包括：在所述切片上设定基准；
通过分析所述图像得出所述刀具切削所述切片形成的轮廓上的点与所述基准的最小距离；
判断理论距离与所述最小距离的差值是否小于所述允许阈值，其中，所述理论距离为所述刀具切削所述切片的理论轮廓与所述基准的距离。
本申请的一些实施方式还提出一种刀具检测及补偿装置，包括：
取像机构，用于拍摄刀具切削完成的切片的图像；
信息接收端口，用于获取所述取像机构拍摄的图像；
处理器，用于处理所述信息接收端口获取的图像，并在执行存储器中存储的计算机程序时实现上述刀具磨损检测及补偿方法。
进一步地，在本申请的一些实施例中，所述取像机构包括：
夹持件，用于支撑固定切片；
支撑件，所述支撑件设置一腔体及与所述腔体连通的开口，所述开口与所述夹持件相对；
挡板，活动地设置于所述支撑件上，且能够封闭或露出开口；
相机模组，设置于所述腔体内，且对准所述开口。
本申请的一些实施方式还提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述刀具磨损检测及补偿方法。
本申请提供的刀具磨损检测及补偿方法、装置及计算机可读存储介质通过利用刀具切削一切片，并通过分析所述切片的图像得出刀具的磨损量，磨损量的检测方便且结果准确，最后根据磨损量与允许阈值比较得出刀具的使用建议，优化了刀具的使用程序。
附图说明
图1是本申请一些实施方式的刀具磨损检测及补偿装置的功能模块图。
图2是本申请一些实施方式的取像机构的结构示意图。
图3是图2所示的取像机构的结构分解示意图。
图4是本申请一些实施方式的刀具磨损检测及补偿方法的流程图。
图5-图7为本申请一些实施方式的不同类型的刀具切削切片的示意图。
主要元件符号说明
刀具检测及补偿装置 1
取像机构 100
夹持件 10
支撑件 20
腔体 201
开口 203
挡板 30
相机模组 40
相机 41
镜头 43
环形光源 50
感应开关 60
驱动件 70
调节件 80
信息接收端口 210
存储器 220
处理器 230
刀具磨损及补偿程序 240
切片 300
如下具体实施方式将连接上述附图进一步说明本申请。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施方式进行描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。
需要说明的是，当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中设置的组件。当一个组件被认为是“设置在”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中设置的组件。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体地实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。
刀具磨损通常分为初期磨损、正常磨损和急剧磨损三个时期。在初期磨损阶段，刀具因表面粗糙度影响磨损较快，但该阶段时间极短，刀具磨损量很小，不会影响加工品质。在正常磨损阶段，刀具表面的粗糙层已被磨去，刀具表面品质均匀，刀具各项性能都处于最佳状态，这个时期刀具切削出来的面粗糙度值变化最小，刀具的稳定性最好，将刀具磨损量补偿到加工程序中再进行加工，即可得到精密的尺寸和面粗糙度。在急剧磨损阶段，刀具的表面涂层已经磨损，磨损速度加快，因磨损量的加大切削出来的表面会出现明显缺陷，如尺寸偏差大、表面粗糙、出现积屑瘤、震纹，此时必须更换刀具，换下来的刀具可以需经过二次刃磨修复或降级在半精加工中使用。
请参阅图1，本申请一些实施方式的刀具检测及补偿装置1用于检测刀具磨损情况，并根据刀具磨损情况给出对刀具补偿的建议。所述刀具检测及补偿装置1包括取像机构100、信息接收端口210、存储器220和处理器230。所述取像机构100用于拍摄刀具(图未示)切削完成的切片300的图像。所述信息接收端口210用于获取所述取像机构100拍摄的图像。所述存储器220存有可在处理器230上运行的刀具磨损及补偿程序240。所述处理器230用于处理所述信息接收端口210获取的图像，并在执行时刀具磨损及补偿程序240时实现刀具磨损检测及补偿方法实施方式中的步骤，例如图4所示的步骤S101-S501。
请同时参阅图2和图3，所述取像机构100包括夹持件10、支撑件20、挡板30、相机模组40和环形光源50。所述夹持件10用于支撑固定所述切片300。所述支撑件20设置一腔体201及与所述腔体201连通的开口203。所述开口203与所述夹持件10相对。所述挡板30活动地设置于所述支撑件20上，且能够封闭或露出所述开口203。所述相机模组40包括相机41和镜头43。所述相机41设置于所述腔体201内，所述镜头43设置于所述相机41的一端，且对准所述开口203，使所述相机模组40通过所述开口203拍摄所述夹持件10上的切片300的图像。所述环形光源50设置于所述腔体201内，且位于所述相机模组40朝向所述开口203的一侧。所述环形光源50为所述相机模组40拍摄所述切片300提供照明，提高拍摄质量。
图4为本申请一些实施方式中刀具磨损检测及补偿方法的流程图。根据不同的需求，所述流程图中步骤的顺序可以改变，某些步骤可以省略。
一种刀具磨损检测及补偿方法，包括：
S101：利用所述刀具切削一切片300。
所述刀具在切削工件前进行试切所述切片300，当对所述刀具的磨损量检测并得到补偿建议后，所述刀具再进行切削工件。
当所述刀具切削所述切片300时，所述挡板30封闭所述开口203。避免所述刀具切削所述切片300产生的切屑或其他杂质进入所述腔体201，而污染所述相机模组40和所述环形光源50。
S201：获取切削完成的所述切片300的图像。
请同时参阅图2和图3，所述取像机构100还包括感应开关60、驱动件70和调节件80所述感应开关60设置于所述支撑件20上，且位于所述腔体201的外侧。所述驱动件70设置于所述腔体201内，且用于驱动所述挡板30转动，使所述挡板30露出所述开口203或封闭所述开口203。所述调节件80设置于所述腔体201内，所述相机模组40设置于所述调节件80上。所述调节件80用于微调所述相机模组40朝向或远离所述开口203移动，以调整所述相机模组40与所述切片300的距离，使成像清晰。
所述感应开关60、所述驱动件70和所述调节件80分别与所述信息接收端口210电连接。当所述感应开关60检测所述刀具切削所述工件完成时，通过所述信息接收端口210反馈至所述处理器230。所述处理器230控制所述驱动件70驱动所述挡板30转动以露出所述开口203。所述相机模组40拍摄所述切片300的图像。所述信息接收端口210接收所述图像并传送至所述处理器230。所述驱动件70驱动所述挡板30转动以封闭所述开口203。
所述相机41为CCD相机，所述镜头43为远心镜头，使所述相机模组40获取所述切片300的图像无畸变效果，确保图像检测的准确度。可以理解，其他实施例中，所述相机模组40也可以采用其他类型的相机结构。
S301：分析所述图像并得出所述刀具的磨损量。
请参阅图5，所述刀具为一球形铣刀。所述刀具切削所述切片300形成球形轮廓S1。设定所述切片300上球形轮廓S1的两个边界线的交点为基准O1。从所述基准O1向沿所述球形轮廓S1的半径延伸与所述球形轮廓S1相交多个点。所述处理器230通过分析所述图像得出所述球形轮廓S1上的各点与所述基准O1的距离组合L1，在所述距离组合L1中取得最小距离Lmin1。所述刀具切削所述切片300形成的理论球形轮廓(图未示)与所述基准O1的理论距离为所述理论球形轮廓的半径R1。所述刀具的最大磨损量Wmax1＝R1-Lmin1。
请参阅图6，所述刀具为一圆鼻刀。所述刀具切削所述切片300形成R角轮廓S2。设定所述切片300上R角轮廓S2的两个边界线的交点为基准O2。从所述基准O2向沿所述R角轮廓S2的半径延伸与所述R角轮廓S2相交多个点。所述处理器230通过分析所述图像得出所述R角轮廓S2上的各点与所述基准O2的距离组合L2，在所述距离组合L2中取得最小距离Lmin2。所述刀具切削所述切片300形成的理论R角轮廓(图未示)与所述基准O1的理论距离为所述理论R角轮廓的半径R2。所述刀具的最大磨损量Wmax2＝R2-Lmin2。
请参阅图7，所述刀具为一端铣刀。所述刀具切削所述切片300形成面轮廓S3。设定所述切片300上与所述面轮廓S2平行的一条线为基准O3。在所述面轮廓S3上取多个点。所述处理器230通过分析所述图像得出所述面轮廓S3上的各点与所述基准O3的垂直距离组合L3，在所述距离组合L3中取得最小距离Lmin3。所述刀具切削所述切片300形成的理论面轮廓(图未示)上的点与基准O3的理论距离为L0。所述刀具的最大磨损量Wmax3＝L0-Lmin3。
图5至图7列举了不同类型刀具切削切片300形成不同形状时，所述刀具磨损量的分析计算方案。
一实施例中，所述刀具的磨损量为所述处理器230分析得出的最大磨损量Wmax1/Wmax2/Wmax3，但不限于此。可以理解，其他实施例中，所述处理器230也可以根据所述取像机构100获取的图像，分析得出所述刀具切削所述切片300形成的轮廓上的点与基准的平均距离值。将所述刀具切削所述切片形成的理论轮廓与基准的间距、与所述平均距离值的差值作为磨损量补偿至刀具的加工程序中。
S401：生成并储存包括所述刀具的磨损量信息的日志文件。
所述日志文件还包括所述刀具的使用时间、类型、材料、规格和品牌信息。
S501：判断刀具的磨损量是否小于允许阈值。判断结果为否时提示更换刀具。判断结果为是时提示将所述磨损量补偿到所述刀具的加工程序。
所述允许阈值根据所述刀具加工的工件的加工精度设定。一实施例中，所述允许阈值为0.01mm，但不限于此。所述允许阈值随着所述工件的加工精度提高而减小。
当提示所述更换刀具时，所述刀具可以作为加工精度低的加工工艺中。例如，精加工中的刀具的磨损量大于允许阈值时，该刀具可以用于半精加工中。
当每隔一设定时间时，在所述刀具切削待加工的工件前先进行切削所述切片300，并重复上述步骤S101、S201、S301、S401及S501。所述设定时间为所述刀具切削所述工件所需总时间分成若干段的值，或者为根据经验得出的该刀具磨损快的使用持续时间。例如，所述设定时间为半小时，即每隔半小时刀具停止加工工件，且切削切片300以得出刀具的新的磨损量。
所述刀具在切削所述切片300时相对于前次切削所述切片300偏移一设定距离，所述设定距离不小于所述刀具的最大磨损量。使所述刀具产生新的磨损后能够切削在所述切片300上，以形成供所述取像机构100获取图像的轮廓。
所述刀具随着使用时间的增加，每隔设定时间切削所述切片300形成了多个所述日志文件。所述处理器230根据所述日志文件生成所述刀具的磨损量随使用时间变化的曲线。即能够根据不同的材料、规格、类型、品牌的所述刀具的磨损曲线，得出所述刀具的正常磨损阶段的时间、能够用于精加工的使用时间、稳定性等信息，以对刀具进行选择及成本管控。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述刀具磨损检测及补偿方法。此处所述的计算机可读存储介质可以是硬盘、光盘、磁带、U盘、闪存盘等可被计算机读取的存储介质。所述计算机可读存储介质中存储有可以实现上述刀具磨损检测及补偿的程序。
本申请提供的刀具磨损检测及补偿方法、装置及计算机可读存储介质通过利用刀具切削一切片，并通过分析所述切片的图像得出刀具的磨损量，磨损量的检测方便且结果准确，最后根据磨损量与允许阈值比较得出刀具的使用建议，优化了刀具的使用程序。
另外，本领域技术人员还可在本申请精神内做其它变化，当然，这些依据本申请精神所做的变化，都应包含在本申请所公开的方案中。

Claims (10)

1.一种刀具磨损检测及补偿方法，包括：
利用所述刀具切削一切片；
获取切削完成的所述切片的图像；
分析所述图像并得出所述刀具的磨损量；
判断所述磨损量是否小于允许阈值，判断结果为否时提示更换刀具，判断结果为是时提示将所述磨损量补偿到所述刀具的加工程序。
2.如权利要求1所述的刀具磨损检测及补偿方法，其特征在于，在所述分析所述图像并得出所述刀具的磨损量的步骤后还包括：生成并储存包括所述刀具的磨损量信息的日志文件。
3.如权利要求2所述的刀具磨损检测及补偿方法，其特征在于，所述日志文件还包括所述刀具的使用时间、类型、材料、规格和品牌信息。
4.如权利要求3所述的刀具磨损检测及补偿方法，其特征在于，还包括：根据所述日志文件生成所述刀具的磨损量随使用时间变化的曲线。
5.如权利要求1所述的刀具磨损检测及补偿方法，其特征在于：所述利用所述刀具切削一切片的步骤当每隔一设定时间在所述刀具切削待加工的工件前进行。
6.如权利要求5所述的刀具磨损检测及补偿方法，其特征在于：所述刀具在切削所述切片时相对于前次切削偏移一设定距离，所述设定距离不小于所述刀具的最大磨损量。
7.如权利要求1所述的刀具磨损检测及补偿方法，其特征在于，所述判断所述磨损量是否大于允许阈值的步骤包括：在所述切片上设定基准；
通过分析所述图像得出所述刀具切削所述切片形成的轮廓上的点与所述基准的最小距离；
判断理论距离与所述最小距离的差值是否小于所述允许阈值，其中，所述理论距离为所述刀具切削所述切片的理论轮廓与所述基准的距离。
8.一种刀具检测及补偿装置，其特征在于，包括：
取像机构，用于拍摄刀具切削完成的切片的图像；
信息接收端口，用于获取所述取像机构拍摄的图像；
处理器，用于处理所述信息接收端口获取的图像，并在执行存储器中存储的计算机程序时实现如权利要求1至7中任一项所述的刀具磨损检测及补偿方法。
9.如权利要求8所述的刀具检测及补偿装置，其特征在于，所述取像机构包括：
夹持件，用于支撑固定切片；
支撑件，所述支撑件设置一腔体及与所述腔体连通的开口，所述开口与所述夹持件相对；
挡板，活动地设置于所述支撑件上，且能够封闭或露出所述开口；
相机模组，设置于所述腔体内，且对准所述开口。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7中任一项所述的刀具磨损检测及补偿方法。
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