CN113997124A - 一种获取活塞加工用刀具磨损面视觉图像的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种获取活塞加工用刀具磨损面视觉图像的系统和方法，该系统包括用于提供平行紫外光的平行紫外光源、相机、透明基板、设置在透明基板之上的透明PET蒙板和刀具，其中透明PET蒙板上设有包括多个相互垂直的平行贯通线槽构成的正方格栅的格栅部，刀具表面涂敷有紫外光致荧光颜料，相机被设置为通过拍摄由透过格栅部的紫外线在刀具上激发的荧光光线网格从而获取活塞加工用刀具磨损面视觉图像。本发明中网格的大小可以根据格栅部中平行贯通线槽的宽度和间距以及格栅部与刀具之间的距离计算而得，也可进行刀具磨损前后网格线的比较，有利于计算机提取磨损面的特征，提高计算机图像检测处理的准确度。

Description

一种获取活塞加工用刀具磨损面视觉图像的系统和方法
技术领域
本发明涉及活塞加工用刀具视觉检测技术，具体涉及一种获取活塞加工用刀具磨损面视觉图像的系统和方法。
背景技术
活塞加工时，刀具作为直接接触加工工件的部分，其加工状态对活塞加工质量会产生直接的影响，刀具的过度磨损会导致成品率的下降。因此，及时有效地监控刀具的工作状态显得十分必要。
传统上，通过传感器直接或者间接测量刀具切削加工过程中一些信号变化量，从而检测刀具磨损或破损程度的状态参量。传感器将切削力信号、电机电流信号、振动信号以及刀具或工件表面加工状态图像信号灯转化成电信号，传入计算机进行下一步处理，从而解析描述刀具实时的状态信息。上世纪九十年代以来，图像处理和机器视觉为代表的刀具视觉检测技术在高性能工业处理器等技术的配合下不断地向前迈进。随着CCD和CMOS相机等图像传感器技术、图像处理理论和神经网络算法模型的完善，以及相关硬件不断发展成熟带来的硬件成本降低，基于图像处理的视觉检测理论和技术也逐渐应用于生产加工领域，基于机器视觉的刀具状态检测(Computer-Vision based Tool Condition Monitor,CVTCM)也应运而生，CVTCM是通过分析刀具磨损的图像，判断刀具的状态，进一步预测刀具的寿命。
传统刀具磨损识别主要依靠机床操作者依靠自身经验和工艺标准要求通过对刀具表面状态的观察做出判断，但是依赖操作者自身经验的检测方法不仅具有效率低和可靠性差等的缺点，不同操作者之间的判断标准有时也会出现偏差。基于机器视觉的刀具磨损图像检测不仅可以统一标准，而且能够降低对操作者加工经验的要求，极大的提高加工效率。然而，现有技术中相机拍摄刀具图片后，通过人工阈值处理将灰度图转换成二值图，然后直接通过二值图像计算后刀面宽度，根据宽度值来判断刀具磨损状态。由于没有补充光源且磨损区域表面纹理不规则性，使用固定阈值分割二值图容易产生离散的黑色像素二值图像，导致测量结果误差较大。
因此，本领域的技术人员致力于开发一种可以更为精确地获取刀具磨损面视觉图像的装置和方法。
发明内容
为克服现有技术的上述不足，本发明的第一方面是提供一种获取活塞加工用刀具磨损面视觉图像的系统，包括平行紫外光源、相机、透明基板、透明PET蒙板和刀具，其中：
所述平行紫外光源用于提供平行紫外光，所述透明PET蒙板设置在所述透明基板之上，所述透明PET蒙板上设有格栅部，且所述格栅部包括多个相互垂直的平行贯通线槽构成的正方格栅；
所述刀具表面涂敷有紫外光致荧光颜料；
所述相机被设置为通过拍摄由透过所述格栅部的紫外线在所述刀具上激发的荧光光线网格，从而可以获取活塞加工用刀具磨损面视觉图像。
进一步，所述格栅部位于所述透明PET蒙板的中心。
更进一步，所述平行贯通线槽的宽度为300-500微米、间距为800-1000微米。
进一步，所述紫外光致荧光颜料为无机紫外光致荧光颜料。
进一步，所述平行紫外光源被设置为发出波长在320nm以下的紫外线。
进一步，所述透明PET蒙板上均匀分布有紫外吸收剂。
本发明的第二方面是提供一种获取活塞加工用刀具磨损面视觉图像的方法，通过上述获取活塞加工用刀具磨损面视觉图像的系统进行，包括以下步骤：
(1)在刀具的表面涂敷紫外光致荧光颜料；
(2)在透明基板上设置透明PET蒙板，在透明PET蒙板上设置由多个相互垂直的平行贯通线槽构成正方格栅的正方形格栅部；
(3)由平行紫外光源发出的平行紫外光照射上述格栅部；
(4)透过格栅部的紫外线在刀具上激发产生荧光光线网格；
(5)通过相机拍摄荧光光线网格，获取活塞加工用刀具磨损面视觉图像。
进一步，所述格栅部位于所述透明PET蒙板的中心。
更进一步，所述平行贯通线槽的宽度为300-500微米、间距为800-1000微米。
进一步，所述紫外光致荧光颜料为无机紫外光致荧光颜料。
进一步，所述平行紫外光源被设置为发出波长在320nm以下的紫外线。
进一步，所述透明PET蒙板上均匀分布有紫外吸收剂。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明可以在刀具磨损面上获得包含荧光光线网格的视觉图像，且网格的大小可以根据格栅部中平行贯通线槽的宽度和间距以及格栅部与刀具之间的距离计算而得，也可方便地进行刀具磨损前和磨损后网格线的比较，有利于计算机提取磨损面的特征，提高计算机图像检测处理的准确度。
附图说明
图1是一个较佳实施例中获取活塞加工用刀具磨损面视觉图像的系统的示意图；
图2是一个较佳实施例中透明PET蒙板的示意图；
图3是一个较佳实施例中刀具的示意图；
图4是一个较佳实施例中荧光光线网格的示意图；
如图标记如下：1-平行紫外光源、2-相机、3-平行紫外光、4-透明基板、5-透明PET蒙板、50-格栅部、6-刀具、60-无机紫外光致荧光颜料、7-刀具磨损面、8-磨损部分、9-荧光光线网格。
具体实施方式
以下参考说明书附图介绍本发明的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。
根据本发明的一种获取活塞加工用刀具磨损面视觉图像的系统如图1所示，包括平行紫外光源1、相机2、透明基板4、透明PET蒙板5和刀具6；其中：平行紫外光源1可提供高平行度的平行紫外光3(例如CN205535338U)，设置在透明基板4之上的透明PET蒙板5可以屏蔽320nm(UVb和UVc)以下的紫外线，屏蔽UVa(320-400nm)也可以通过添加紫外吸收剂实现。透明PET蒙板5中心设置有正方形的格栅部50，格栅部50由包括多个相互垂直的宽度为300-500微米、间距为800-1000微米的平行贯通线槽构成的正方格栅，如图2所示。
刀具6的表面涂敷有无机紫外光致荧光颜料60，该荧光颜料在紫外线照射下会呈现明亮荧光。现有技术中这种荧光颜料可由金属(锌、镉)硫化物或稀土氧化物与微量活性剂配合，经煅烧而成。
平行紫外光源1发出的平行紫外光除透过格栅部50的部分以外，其余部分被透明PET蒙板5屏蔽。如图3、4所示，透过格栅部50的紫外线照射到刀具磨损面7，使刀具6上的无机紫外光致荧光颜料60发光，形成由荧光光线构成的荧光光线网格9，调整透明基板4、透明PET蒙板5和刀具6之间的距离可以调整荧光光线网格9的大小。由于刀具磨损面7上磨损部分8的无机紫外光致荧光颜料60随着刀具6的磨损而消失，故磨损部分8上不会产生激发的荧光光线网格9。由此，相机2可以拍摄得到以荧光光线网格9标识的刀具磨损面视觉图像，以用于接下来的计算机图像检测，以对刀具磨损状态进行测量。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种获取活塞加工用刀具磨损面视觉图像的系统，其特征在于，包括平行紫外光源、相机、透明基板、透明PET蒙板和刀具，其中：
所述平行紫外光源用于提供平行紫外光，所述透明PET蒙板设置在所述透明基板之上，所述透明PET蒙板上设有格栅部，且所述格栅部包括多个相互垂直的平行贯通线槽构成的正方格栅；
所述刀具表面涂敷有紫外光致荧光颜料；
所述相机被设置为通过拍摄由透过所述格栅部的紫外线在所述刀具上激发的荧光光线网格，从而可以获取活塞加工用刀具磨损面视觉图像。
2.根据权利要求1所述的获取活塞加工用刀具磨损面视觉图像的系统，其特征在于，所述格栅部位于所述透明PET蒙板的中心。
3.根据权利要求1或2所述的获取活塞加工用刀具磨损面视觉图像的系统，其特征在于，所述平行贯通线槽的宽度为300-500微米、间距为800-1000微米。
4.根据权利要求1所述的获取活塞加工用刀具磨损面视觉图像的系统，其特征在于，所述紫外光致荧光颜料为无机紫外光致荧光颜料。
5.根据权利要求1所述的获取活塞加工用刀具磨损面视觉图像的系统，其特征在于，所述平行紫外光源被设置为发出波长在320nm以下的紫外线。
6.根据权利要求1所述的获取活塞加工用刀具磨损面视觉图像的系统，其特征在于，所述透明PET蒙板上均匀分布有紫外吸收剂。
7.一种获取活塞加工用刀具磨损面视觉图像的方法，其特征在于，通过权利要求1至6任一项所述获取活塞加工用刀具磨损面视觉图像的系统进行，包括以下步骤：
(1)在刀具的表面涂敷紫外光致荧光颜料；
(2)在透明基板上设置透明PET蒙板，在透明PET蒙板上设置由多个相互垂直的平行贯通线槽构成正方格栅的正方形格栅部；
(3)由平行紫外光源发出的平行紫外光照射上述格栅部；
(4)透过格栅部的紫外线在刀具上激发产生荧光光线网格；
(5)通过相机拍摄荧光光线网格，获取活塞加工用刀具磨损面视觉图像。
8.根据权利要求7所述的获取活塞加工用刀具磨损面视觉图像的方法，其特征在于，所述格栅部位于所述透明PET蒙板的中心，其中所述平行贯通线槽的宽度为300-500微米、间距为800-1000微米。
9.根据权利要求7所述的获取活塞加工用刀具磨损面视觉图像的方法，其特征在于，所述紫外光致荧光颜料为无机紫外光致荧光颜料。
10.根据权利要求7所述的获取活塞加工用刀具磨损面视觉图像的方法，其特征在于，所述平行紫外光源被设置为发出波长在320nm以下的紫外线，和/或所述透明PET蒙板上均匀分布有紫外吸收剂。
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Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1493870A (zh) * 2002-09-26 2004-05-05 株式会社日立国际电气 图形缺陷检查装置及图形缺陷检查方法
CN1512455A (zh) * 2002-12-27 2004-07-14 中国科学院自动化研究所 基于主动视觉的物体三维模型快速获取方法
US20070128739A1 (en) * 2004-06-03 2007-06-07 Wilson Randall H Method for making tools for micro replication
CN101174127A (zh) * 2006-11-01 2008-05-07 夏普株式会社 清洁刮刀及图像形成装置
CN103454287A (zh) * 2013-09-05 2013-12-18 深圳市维图视技术有限公司 一种玻璃管缺陷视觉检测方法及其装置
WO2015125046A1 (en) * 2014-02-19 2015-08-27 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light-emitting device and peeling method
CN105745392A (zh) * 2013-12-10 2016-07-06 哈利伯顿能源服务公司 用于放置切削元件的连续现场跟踪系统
CN108362228A (zh) * 2018-02-11 2018-08-03 西安知象光电科技有限公司 一种基于双光机的光刀光栅混合式三维测量装置及测量方法
CN111024723A (zh) * 2019-12-26 2020-04-17 苏州市建设工程质量检测中心有限公司 一种基于荧光涂覆的视觉应用装置及处理方法
CN214559503U (zh) * 2021-01-03 2021-11-02 兰州交通大学 一种cnc加工中心刀具磨损视觉在线检测系统

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1493870A (zh) * 2002-09-26 2004-05-05 株式会社日立国际电气 图形缺陷检查装置及图形缺陷检查方法
CN1512455A (zh) * 2002-12-27 2004-07-14 中国科学院自动化研究所 基于主动视觉的物体三维模型快速获取方法
US20070128739A1 (en) * 2004-06-03 2007-06-07 Wilson Randall H Method for making tools for micro replication
CN101174127A (zh) * 2006-11-01 2008-05-07 夏普株式会社 清洁刮刀及图像形成装置
CN103454287A (zh) * 2013-09-05 2013-12-18 深圳市维图视技术有限公司 一种玻璃管缺陷视觉检测方法及其装置
CN105745392A (zh) * 2013-12-10 2016-07-06 哈利伯顿能源服务公司 用于放置切削元件的连续现场跟踪系统
WO2015125046A1 (en) * 2014-02-19 2015-08-27 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light-emitting device and peeling method
CN108362228A (zh) * 2018-02-11 2018-08-03 西安知象光电科技有限公司 一种基于双光机的光刀光栅混合式三维测量装置及测量方法
CN111024723A (zh) * 2019-12-26 2020-04-17 苏州市建设工程质量检测中心有限公司 一种基于荧光涂覆的视觉应用装置及处理方法
CN214559503U (zh) * 2021-01-03 2021-11-02 兰州交通大学 一种cnc加工中心刀具磨损视觉在线检测系统

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