基于机器视觉的刀具轮廓在线检测方法的研究
发布时间：2021-07-18 20:23
超精密单点金刚石车削过程中需要对刀具参数进行检测。基于机器视觉原理,采用新型的机械结构设计了新型刀具在线检测系统。通过垂直放置的两组由同轴远心镜头和CMOS相机组成的光学系统来获取车刀刀尖正面及侧面的图像,再经图像处理系统来获取刀具的轮廓及位置信息,完成对刀具轮廓及位置的在线检测,实验验证可实现测量的重复性定位精度达1μm。在线检测的方式借助了超精密车床自身的高精度和运动机构,可以保证相机焦点和机床主轴之间的相对位置关系,弥补了目前刀具检测系统稳定性差和重复性精度低的不足,提高了加工的整体效率。
【文章来源】：光学技术. 2020,46(02)北大核心CSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
检测系统结构示意图
单点金刚石车刀如图2所示,所使用的是Contour公司的粗车刀,已修磨5次,其出厂参数有:刀尖圆弧半径R=0.512mm,圆弧角A=55°,前角C=0°,后角D=10°。根据单点金刚石车刀的参数,确定测量视场大小<0.5mm×0.5mm、测量精度1μm,实验中相机选择日本松下的1400万像素CMOS Sensor相机(1/2.3寸,水平垂直像素尺寸1.43μm×1.43μm),并选择自带光源的MORIETX MML6-SD同轴镜头,如图3所示。此同轴镜头是基于远心光学设计、配备同轴落射照明功能的高性能定焦镜头,参数见表1。使用带有放大倍率的同轴远心镜头可使得单张图片就能获取完整的刀具信息,畸变系数小,不需要运用图像拼接技术将采集的图像拼接成一张或多张清晰的图像,减少了后续图像处理的工作量,提高了整体效率[9]。同时,为了弥补同轴镜头放大倍数越大,所呈现的视野越暗的缺点,增加了环形光补光,最终实现视觉检测系统理论上放大倍数为6且视野亮度符合检测的需求[10]。
根据单点金刚石车刀的参数,确定测量视场大小<0.5mm×0.5mm、测量精度1μm,实验中相机选择日本松下的1400万像素CMOS Sensor相机(1/2.3寸,水平垂直像素尺寸1.43μm×1.43μm),并选择自带光源的MORIETX MML6-SD同轴镜头,如图3所示。此同轴镜头是基于远心光学设计、配备同轴落射照明功能的高性能定焦镜头,参数见表1。使用带有放大倍率的同轴远心镜头可使得单张图片就能获取完整的刀具信息,畸变系数小,不需要运用图像拼接技术将采集的图像拼接成一张或多张清晰的图像,减少了后续图像处理的工作量,提高了整体效率[9]。同时,为了弥补同轴镜头放大倍数越大,所呈现的视野越暗的缺点,增加了环形光补光,最终实现视觉检测系统理论上放大倍数为6且视野亮度符合检测的需求[10]。表1 同轴镜头参数 规格 放大倍数 物距/mm 镜头接口 MML6-SD 6X 65 C口
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于超精密机床的光学自由曲面原位测量方法[J]. 魏桂爽,张效栋,房丰洲,胡小唐. 光学技术. 2010(06)
[2]超精密车削中精确对刀方法[J]. 任违,孔金星,韩长庆. 机床与液压. 2010(16)
[3]基于改进形态学梯度和Zernike矩的亚像素边缘检测方法[J]. 魏本征,赵志敏,华晋. 仪器仪表学报. 2010(04)
[4]单点金刚石精密数控车削加工技术及发展前景分析[J]. 康战,聂凤明,刘劲松,张广平. 光学技术. 2010(02)
[5]基于误差递减修正法的非球面超精密加工[J]. 程颖,房丰洲,张效栋. 光学技术. 2010(01)
[6]基于圆心约束最小二乘圆拟合的短圆弧测量[J]. 朱嘉,李醒飞,谭文斌,向红标,陈诚. 光学精密工程. 2009(10)
[7]自由曲面超精密车削加工路径优化设计[J]. 张效栋,房丰洲,程颖. 天津大学学报. 2009(03)
[8]LVDT刀具在线检测仪在超精密车削加工中的应用[J]. 刘文娟,罗松保,何志方. 航空精密制造技术. 2002(04)
硕士论文
[1]铣削刀具磨损识别关键技术研究[D]. 毕淞泽.哈尔滨理工大学 2019
[2]基于机器视觉的刀具检测技术研究[D]. 侯秋林.山东大学 2018
[3]刀具图像轮廓特征检测[D]. 陈琛.西安工业大学 2013
[4]非接触式光学自由曲面原位测量方法的研究[D]. 李坡.天津大学 2012
[5]用于微装配的显微视觉系统标定技术的研究[D]. 许红梅.重庆大学 2011
[6]图像式刀调仪视觉检测技术研究[D]. 周洋.江南大学 2011
本文编号：3290299
【文章来源】：光学技术. 2020,46(02)北大核心CSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
检测系统结构示意图
单点金刚石车刀如图2所示,所使用的是Contour公司的粗车刀,已修磨5次,其出厂参数有:刀尖圆弧半径R=0.512mm,圆弧角A=55°,前角C=0°,后角D=10°。根据单点金刚石车刀的参数,确定测量视场大小<0.5mm×0.5mm、测量精度1μm,实验中相机选择日本松下的1400万像素CMOS Sensor相机(1/2.3寸,水平垂直像素尺寸1.43μm×1.43μm),并选择自带光源的MORIETX MML6-SD同轴镜头,如图3所示。此同轴镜头是基于远心光学设计、配备同轴落射照明功能的高性能定焦镜头,参数见表1。使用带有放大倍率的同轴远心镜头可使得单张图片就能获取完整的刀具信息,畸变系数小,不需要运用图像拼接技术将采集的图像拼接成一张或多张清晰的图像,减少了后续图像处理的工作量,提高了整体效率[9]。同时,为了弥补同轴镜头放大倍数越大,所呈现的视野越暗的缺点,增加了环形光补光,最终实现视觉检测系统理论上放大倍数为6且视野亮度符合检测的需求[10]。
根据单点金刚石车刀的参数,确定测量视场大小<0.5mm×0.5mm、测量精度1μm,实验中相机选择日本松下的1400万像素CMOS Sensor相机(1/2.3寸,水平垂直像素尺寸1.43μm×1.43μm),并选择自带光源的MORIETX MML6-SD同轴镜头,如图3所示。此同轴镜头是基于远心光学设计、配备同轴落射照明功能的高性能定焦镜头,参数见表1。使用带有放大倍率的同轴远心镜头可使得单张图片就能获取完整的刀具信息,畸变系数小,不需要运用图像拼接技术将采集的图像拼接成一张或多张清晰的图像,减少了后续图像处理的工作量,提高了整体效率[9]。同时,为了弥补同轴镜头放大倍数越大,所呈现的视野越暗的缺点,增加了环形光补光,最终实现视觉检测系统理论上放大倍数为6且视野亮度符合检测的需求[10]。表1 同轴镜头参数 规格 放大倍数 物距/mm 镜头接口 MML6-SD 6X 65 C口
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于超精密机床的光学自由曲面原位测量方法[J]. 魏桂爽,张效栋,房丰洲,胡小唐. 光学技术. 2010(06)
[2]超精密车削中精确对刀方法[J]. 任违,孔金星,韩长庆. 机床与液压. 2010(16)
[3]基于改进形态学梯度和Zernike矩的亚像素边缘检测方法[J]. 魏本征,赵志敏,华晋. 仪器仪表学报. 2010(04)
[4]单点金刚石精密数控车削加工技术及发展前景分析[J]. 康战,聂凤明,刘劲松,张广平. 光学技术. 2010(02)
[5]基于误差递减修正法的非球面超精密加工[J]. 程颖,房丰洲,张效栋. 光学技术. 2010(01)
[6]基于圆心约束最小二乘圆拟合的短圆弧测量[J]. 朱嘉,李醒飞,谭文斌,向红标,陈诚. 光学精密工程. 2009(10)
[7]自由曲面超精密车削加工路径优化设计[J]. 张效栋,房丰洲,程颖. 天津大学学报. 2009(03)
[8]LVDT刀具在线检测仪在超精密车削加工中的应用[J]. 刘文娟,罗松保,何志方. 航空精密制造技术. 2002(04)
硕士论文
[1]铣削刀具磨损识别关键技术研究[D]. 毕淞泽.哈尔滨理工大学 2019
[2]基于机器视觉的刀具检测技术研究[D]. 侯秋林.山东大学 2018
[3]刀具图像轮廓特征检测[D]. 陈琛.西安工业大学 2013
[4]非接触式光学自由曲面原位测量方法的研究[D]. 李坡.天津大学 2012
[5]用于微装配的显微视觉系统标定技术的研究[D]. 许红梅.重庆大学 2011
[6]图像式刀调仪视觉检测技术研究[D]. 周洋.江南大学 2011
本文编号：3290299
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