本發(fā)明涉及精密磨削制造砂輪修銳修整領(lǐng)域，尤其涉及一種砂輪修銳修整的圖像視覺監(jiān)控裝置及方法。

背景技術(shù)：

砂輪修銳修整時精密/超精密加工技術(shù)的關(guān)鍵，如何高效對砂輪修銳修整進行在位/在線監(jiān)控一直是產(chǎn)業(yè)化的技術(shù)瓶頸。一般情況下，砂輪表面磨粒出刃狀態(tài)需要采用掃描電鏡或白光干涉儀等離線檢測方式判斷砂輪表面磨粒出刃是否充分，使得砂輪修銳修整效率低下，而且不易掌握砂輪表面修銳修整情況。因此，本發(fā)明提出一種砂輪修銳修整的圖像視覺監(jiān)控裝置，并結(jié)合圖像處理與機器視覺處理技術(shù)，對砂輪進行在線修銳修整的監(jiān)控。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)砂輪修銳修整效率低下且修整精度不高的問題，本發(fā)明提供一種砂輪修銳修整的圖像視覺監(jiān)控裝置及方法，并結(jié)合圖像處理與機器視覺處理技術(shù)，實現(xiàn)砂輪在線修銳修整的智能化監(jiān)控，其具體的技術(shù)方案如下，包括：

一種砂輪修銳修整的圖像視覺監(jiān)控裝置，包括：

圖像采集裝置，用于拍攝砂輪表面微磨粒出刃的三維形貌圖像；

圖像與機器視覺處理系統(tǒng)，用于將拍攝的三維形貌圖像進行圖像處理，通過三維重構(gòu)方法將磨粒三維點云形貌展現(xiàn)出來；

cnc集成控制系統(tǒng)，用于根據(jù)磨粒三維點云形貌觀察磨粒出刃狀況，自適應(yīng)調(diào)節(jié)砂輪修銳修整工藝參數(shù)，從而實現(xiàn)砂輪修銳修整的在線監(jiān)控與智能控制。

進一步地，所述的圖像采集裝置采用ccd高清攝像頭。

進一步地，所述的圖像與機器視覺處理系統(tǒng)采用matlab軟件從ccd拍攝的圖像中提取磨粒三維形貌特征值，觀察砂輪表面磨粒出刃狀況。

本發(fā)明另一方提供了一種基于所述裝置的砂輪修銳修整的圖像視覺監(jiān)控方法，包括步驟：

步驟1、拍攝金剛石砂輪表面的微磨粒出刃的形貌圖像；

步驟2、將拍攝的微磨粒出刃的形貌圖像進行圖像處理，通過三維重構(gòu)方法將磨粒三維點云形貌展現(xiàn)出來；

步驟3、根據(jù)磨粒三維點云形貌觀察磨粒出刃狀況，自適應(yīng)調(diào)節(jié)砂輪修銳修整工藝參數(shù)，從而實現(xiàn)砂輪修銳修整的在線監(jiān)控與智能控制。

具體而言，所述步驟2具體包括：

步驟21、對所拍攝的金剛石砂輪表面的微磨粒出刃的形貌圖像進行拼接與重構(gòu)，展現(xiàn)砂輪表面三維空間形貌；

步驟22、根據(jù)所重構(gòu)的砂輪表面三維空間形貌中金剛石磨粒與結(jié)合劑的灰度值不同，調(diào)整上閾值與下閾值，使金剛石磨粒與結(jié)合劑進行顏色的區(qū)分，從而得到區(qū)分金剛石磨粒與結(jié)合劑的三維點云形貌，展現(xiàn)出金剛石砂輪表面的微磨粒出刃狀況。

具體而言，所述的步驟2采用matlab軟件對拍攝的微磨粒出刃形貌圖像進行圖像處理，通過三維重構(gòu)方法將磨粒三維點云形貌展現(xiàn)出來。

具體而言，所述磨削工藝參數(shù)包括金剛石砂輪的轉(zhuǎn)速、進給深度、進給速度。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點：

（1）與普通的砂輪修銳修整技術(shù)相比，本發(fā)明所設(shè)計的修銳修整在線監(jiān)控裝置可以提高砂輪修銳修整效率，提高精密磨削加工用砂輪工具的修整精度。

（2）與離線檢測砂輪磨粒出刃相比，本發(fā)明設(shè)計和制作的通過ccd高清攝像頭獲取微磨粒出刃三維形貌圖像的方法，操作簡便，可以節(jié)省檢測工序，極大提高砂輪修銳修整效率。

（3）本發(fā)明結(jié)合圖像與機器視覺處理技術(shù)，將提取的磨粒出刃狀態(tài)數(shù)據(jù)集成到cnc控制系統(tǒng)，自適應(yīng)調(diào)節(jié)砂輪修銳修銳工藝參數(shù)，實現(xiàn)砂輪修銳修整的在線監(jiān)控。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例的砂輪修銳修整的圖像視覺監(jiān)控裝置示意圖。

圖2為本發(fā)明實施例的砂輪修銳修整的圖像視覺監(jiān)控方法流程示意圖。

圖中所示：1-金剛石砂輪；2-修整器；3-ccd高清攝像頭；4-微磨粒出刃形貌圖像；5-圖像與機器視覺處理系統(tǒng)；6-磨粒出刃狀況；7-cnc集成控制系統(tǒng)；8-金剛石磨粒；9-結(jié)合劑。

具體實施方式

為更好理解本發(fā)明，下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步的說明，但是本發(fā)明要求保護的范圍并不局限于實施例表示的范圍。

如圖1所示，一種砂輪修銳修整的圖像視覺監(jiān)控裝置，包括：

圖像采集裝置，采用ccd高清攝像頭3，用于拍攝金剛石砂輪1表面的微磨粒出刃的形貌圖像4；

圖像與機器視覺處理系統(tǒng)5，用于將拍攝的微磨粒出刃的形貌圖像4進行圖像處理，通過三維重構(gòu)方法將磨粒三維點云形貌展現(xiàn)出來；

cnc集成控制系統(tǒng)7，用于根據(jù)磨粒三維點云形貌觀察磨粒出刃狀況6，自適應(yīng)調(diào)節(jié)砂輪修銳修整工藝參數(shù)，從而實現(xiàn)砂輪修銳修整的在線監(jiān)控與智能控制。

本實施例中，所述的圖像與機器視覺處理系統(tǒng)5采用matlab軟件從ccd拍攝的圖像中提取磨粒三維形貌特征值，觀察砂輪表面的磨粒出刃狀況6。

本實施例中，在cnc超精密磨床上安裝金剛石砂輪1，在cnc超精密磨床的水平工作臺上固定有修整器2。所述ccd高清攝像頭3用于拍攝砂輪表面微磨粒出刃的形貌圖像4。所述圖像與機器視覺處理系統(tǒng)5用于提取磨粒三維形貌特征，對磨粒三維形貌圖像進行特征提取與三維重構(gòu)，還原磨粒出刃三維點云形貌，展現(xiàn)出砂輪表面磨粒出刃狀況6。所述cnc集成控制系統(tǒng)7用于收集磨粒出刃數(shù)據(jù)，自適應(yīng)調(diào)節(jié)砂輪修銳修整工藝參數(shù)，優(yōu)化砂輪表面磨粒出刃，實現(xiàn)砂輪修整修整的在線監(jiān)控，提供砂輪修銳修整效率。

如圖2所示，一種基于所述裝置的砂輪修銳修整的圖像視覺監(jiān)控方法，包括步驟：

步驟1、拍攝金剛石砂輪1表面的微磨粒出刃的形貌圖像4；

步驟2、將拍攝的微磨粒出刃的形貌圖像4進行圖像處理，通過三維重構(gòu)方法將磨粒三維點云形貌展現(xiàn)出來；

步驟3、根據(jù)磨粒三維點云形貌觀察磨粒出刃狀況6，自適應(yīng)調(diào)節(jié)砂輪修銳修整工藝參數(shù)，從而實現(xiàn)砂輪修銳修整的在線監(jiān)控與智能控制。

具體而言，所述步驟2具體包括：

步驟21、對所拍攝的金剛石砂輪1表面的微磨粒出刃的形貌圖像4進行拼接與重構(gòu)，展現(xiàn)砂輪表面三維空間形貌；

步驟22、根據(jù)所重構(gòu)的砂輪表面三維空間形貌中金剛石磨粒8與結(jié)合劑9的灰度值不同，調(diào)整上閾值與下閾值，使金剛石磨粒8與結(jié)合劑9進行顏色的區(qū)分，從而得到區(qū)分金剛石磨粒8與結(jié)合劑9的三維點云形貌，展現(xiàn)出金剛石砂輪1表面的微磨粒出刃狀況6。

具體而言，所述的步驟2采用matlab軟件對拍攝的微磨粒出刃形貌圖像4進行圖像處理，通過三維重構(gòu)方法將磨粒三維點云形貌展現(xiàn)出來。

具體而言，所述磨削工藝參數(shù)包括金剛石砂輪1的轉(zhuǎn)速、進給深度、進給速度。

本發(fā)明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍之內(nèi)。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種砂輪修銳修整的圖像視覺監(jiān)控裝置，包括：圖像采集裝置，用于拍攝砂輪表面微磨粒出刃的三維形貌圖像；圖像與機器視覺處理系統(tǒng)，通過三維重構(gòu)方法將磨粒三維點云形貌展現(xiàn)出來；CNC集成控制系統(tǒng)，用于根據(jù)磨粒三維點云形貌觀察磨粒出刃狀況，自適應(yīng)調(diào)節(jié)砂輪修銳修整工藝參數(shù)，從而實現(xiàn)砂輪修銳修整的在線監(jiān)控與智能控制。本發(fā)明還提供了一種砂輪修銳修整的圖像視覺監(jiān)控方法。本發(fā)明采用高清CCD攝像頭及圖像與機器視覺處理系統(tǒng)，對砂輪表面磨粒出刃形貌進行特征提取與三維點云形貌重建，還原磨粒出刃狀態(tài)，再反饋給機床CNC控制系統(tǒng)，自適應(yīng)調(diào)節(jié)砂輪修銳修整工藝參數(shù)，實現(xiàn)砂輪修銳修整的在線監(jiān)控與智能控制。

技術(shù)研發(fā)人員：魯艷軍;李烈軍;梁鑄強;丁廣全;李冠強;楊林豐;陳立志
受保護的技術(shù)使用者：華南理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.04.27
技術(shù)公布日：2017.07.11