本發(fā)明涉及機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種微徑銑刀磨損檢測(cè)系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

在常規(guī)銑削加工中，由于刀具的磨損過(guò)程很緩慢，因此可以依據(jù)加工工件的精度和質(zhì)量對(duì)刀具的磨損程度進(jìn)行評(píng)估，然而在高速微細(xì)銑削加工過(guò)程中，微細(xì)銑刀的剛度很低，導(dǎo)致微徑銑刀的磨損速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于常規(guī)銑刀，因此常規(guī)銑削刀具磨損程度的檢測(cè)評(píng)估方法已不能滿足高速微細(xì)銑削加工微徑銑刀的磨損評(píng)測(cè)要求?，F(xiàn)有針對(duì)微徑銑刀磨損狀態(tài)的評(píng)估方法主要包括：(1)以切削力、切削振動(dòng)信號(hào)以及聲發(fā)射信號(hào)等切削過(guò)程信號(hào)的特征為依據(jù)，運(yùn)用多信號(hào)信息融合技術(shù)進(jìn)行微徑銑刀磨損狀態(tài)的在線檢測(cè)；(2)運(yùn)用基于機(jī)器視覺(jué)的計(jì)算機(jī)視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)微徑銑刀的磨損狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)。其中，基于多信號(hào)融合的微徑銑刀磨損檢測(cè)方法，由于各傳感器的特征量與刀具的磨損程度沒(méi)有嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系以及切削過(guò)程的復(fù)雜多樣性，致使其在應(yīng)用上存在限制；基于機(jī)器視覺(jué)的微徑銑刀磨損狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)目前多為離線檢測(cè)，即需要對(duì)刀具進(jìn)行拆卸，這就會(huì)引入刀具的裝夾誤差，影響加工質(zhì)量，同時(shí)也降低了生產(chǎn)效率，某些改進(jìn)型的在位檢測(cè)系統(tǒng)，如添加夾持附件、輔助光路部件的在位檢測(cè)系統(tǒng)，雖然可以做到微徑銑刀磨損的在位檢測(cè)，但其成本非常昂貴。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于此，有必要針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中微徑銑刀在位檢測(cè)的精度較低且成本較高的問(wèn)題，提供一種微徑銑刀磨損檢測(cè)系統(tǒng)及方法。

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明采取如下的技術(shù)方案：

一種微徑銑刀磨損檢測(cè)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括待檢測(cè)微徑銑刀、裝夾所述待檢測(cè)微徑銑刀的刀柄、帶動(dòng)所述刀柄運(yùn)動(dòng)的高速電主軸、控制所述高速電主軸運(yùn)動(dòng)的微細(xì)銑削機(jī)床CNC數(shù)控裝置、用于所述微細(xì)銑削機(jī)床CNC數(shù)控裝置與主控計(jì)算機(jī)通信的CNC數(shù)據(jù)交互裝置、主控計(jì)算機(jī)、第一高倍率工業(yè)相機(jī)、為所述第一高倍率工業(yè)相機(jī)提供照明光源的第一相機(jī)光源、第二高倍率工業(yè)相機(jī)、為所述第二高倍率工業(yè)相機(jī)提供照明光源的第二相機(jī)光源、圖像處理裝置、激光器、擴(kuò)束準(zhǔn)直透鏡、高透玻璃窗、暗箱、激光器控制裝置、安裝基體、高精度旋轉(zhuǎn)平臺(tái)和高精度轉(zhuǎn)臺(tái)運(yùn)動(dòng)控制裝置；

所述激光器、擴(kuò)束準(zhǔn)直透鏡、高透玻璃窗位于所述暗箱中，且所述暗箱固定在所述安裝基體上，所述激光器通過(guò)所述激光器控制裝置與所述主控計(jì)算機(jī)連接；

所述第一相機(jī)光源固定在所述第一高倍率工業(yè)相機(jī)的前端，所述第一高倍率工業(yè)相機(jī)固定在所述安裝基體上，且所述第一高倍率工業(yè)相機(jī)和所述激光器相對(duì)設(shè)置于所述待檢測(cè)微徑銑刀的兩側(cè)，所述第一高倍率工業(yè)相機(jī)、所述激光器、所述擴(kuò)束準(zhǔn)直透鏡處于同一光軸，所述第一高倍率工業(yè)相機(jī)通過(guò)所述圖像處理裝置與所述主控計(jì)算機(jī)連接；

所述第二相機(jī)光源固定在所述第二高倍率工業(yè)相機(jī)的前端，所述第二高倍率工業(yè)相機(jī)固定在所述安裝基體上，且所述第二高倍率工業(yè)相機(jī)位于所述待檢測(cè)微徑銑刀的下方，所述第二高倍率工業(yè)相機(jī)通過(guò)所述圖像處理裝置與所述主控計(jì)算機(jī)連接；

所述安裝基體與所述高精度旋轉(zhuǎn)平臺(tái)固定連接，所述高精度旋轉(zhuǎn)平臺(tái)通過(guò)所述高精度轉(zhuǎn)臺(tái)運(yùn)動(dòng)控制裝置與所述主控計(jì)算機(jī)連接；

所述第一高倍率工業(yè)相機(jī)攝取所述待檢測(cè)微徑銑刀的周向表面圖像，所述第二高倍率工業(yè)相機(jī)攝取所述待檢測(cè)微徑銑刀的底部表面圖像，所述主控計(jì)算機(jī)獲取所述圖像處理裝置采集的所述周向表面圖像和所述底部表面圖像，根據(jù)所述周向表面圖像和所述底部表面圖像確定所述待檢測(cè)微徑銑刀的磨損部位和所述磨損部位對(duì)應(yīng)的方位角，并根據(jù)所述方位角通過(guò)所述微細(xì)銑削機(jī)床CNC數(shù)控裝置控制所述待檢測(cè)微徑銑刀的所述磨損部位的截面與所述激光器的光軸垂直；

所述主控計(jì)算機(jī)通過(guò)所述激光器控制裝置控制所述激光器發(fā)射激光，并在所述第一高倍率工業(yè)相機(jī)上進(jìn)行全息成像，所述第一高倍率工業(yè)相機(jī)將得到的全息圖像發(fā)送至所述主控計(jì)算機(jī)；

所述主控計(jì)算機(jī)利用卷積法對(duì)所述全息圖像進(jìn)行再現(xiàn)像重建，并確定所述待檢測(cè)微徑銑刀的外輪廓圖像，提取所述外輪廓圖像中所述磨損部位的外輪廓邊界曲線后，根據(jù)所述外輪廓邊界曲線確定所述待檢測(cè)微徑銑刀的磨損度。

同時(shí)，本發(fā)明還提出一種基于上述微徑銑刀磨損檢測(cè)系統(tǒng)的微徑銑刀磨損檢測(cè)方法，所述方法包括以下步驟：

第一高倍率工業(yè)相機(jī)攝取待檢測(cè)微徑銑刀的周向表面圖像，并將所述周向表面圖像發(fā)送至圖像處理裝置；

第二高倍率工業(yè)相機(jī)攝取所述待檢測(cè)微徑銑刀的底部表面圖像，并將所述底部表面圖像發(fā)送至所述圖像處理裝置；

主控計(jì)算機(jī)根據(jù)所述圖像處理裝置采集的所述周向表面圖像和所述底部表面圖像確定所述待檢測(cè)微徑銑刀的磨損部位和所述磨損部位對(duì)應(yīng)的方位角，并根據(jù)所述方位角通過(guò)所述微細(xì)銑削機(jī)床CNC數(shù)控裝置控制所述待檢測(cè)微徑銑刀的所述磨損部位的截面與激光器的光軸垂直；

所述主控計(jì)算機(jī)通過(guò)激光器控制裝置控制所述激光器發(fā)射激光，并在所述第一高倍率工業(yè)相機(jī)上進(jìn)行全息成像，所述第一高倍率工業(yè)相機(jī)將得到的全息圖像發(fā)送至所述主控計(jì)算機(jī)；

所述主控計(jì)算機(jī)利用卷積法對(duì)所述全息圖像進(jìn)行再現(xiàn)像重建，并確定所述待檢測(cè)微徑銑刀的外輪廓圖像，提取所述外輪廓圖像中所述磨損部位的外輪廓邊界曲線后，根據(jù)所述外輪廓邊界曲線確定所述待檢測(cè)微徑銑刀的磨損度。

上述微徑銑刀磨損檢測(cè)系統(tǒng)及方法利用光軸正交的雙相機(jī)、高精度旋轉(zhuǎn)平臺(tái)以及激光同軸全息法實(shí)現(xiàn)對(duì)待檢測(cè)微徑銑刀的磨損度的檢測(cè)，通過(guò)將待檢測(cè)微徑銑刀調(diào)整至微細(xì)銑削機(jī)床的相應(yīng)位置，即可完整檢測(cè)出待檢測(cè)微徑銑刀的磨損狀況，包括磨損部位及其方位角信息、磨損度，由于本發(fā)明所提出的檢測(cè)系統(tǒng)和方法不需要與待檢測(cè)微徑銑刀接觸或者對(duì)待檢測(cè)微徑銑刀進(jìn)行拆卸，因此有效減少了檢測(cè)誤差，提高了微徑銑刀磨損的檢測(cè)精度，同時(shí)本發(fā)明中的微徑銑刀磨損檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，更易于與微細(xì)銑削數(shù)控機(jī)床集成，從而進(jìn)一步提高了微銑床的工作空間利用率。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明微徑銑刀磨損檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明微徑銑刀磨損檢測(cè)方法的流程示意圖；

圖3為本發(fā)明微徑銑刀磨損檢測(cè)方法的流程示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)描述。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，如圖1所示，一種微徑銑刀磨損檢測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括待檢測(cè)微徑銑刀1、裝夾待檢測(cè)微徑銑刀1的刀柄2、帶動(dòng)刀柄2運(yùn)動(dòng)的高速電主軸3、控制高速電主軸3運(yùn)動(dòng)的微細(xì)銑削機(jī)床CNC(Computer numerical control，計(jì)算機(jī)數(shù)字控制機(jī)床)數(shù)控裝置4、用于微細(xì)銑削機(jī)床CNC數(shù)控裝置4與主控計(jì)算機(jī)6通信的CNC數(shù)據(jù)交互裝置5、主控計(jì)算機(jī)6、第一高倍率工業(yè)相機(jī)7、為第一高倍率工業(yè)相機(jī)7提供照明光源的第一相機(jī)光源8、第二高倍率工業(yè)相機(jī)9、為第二高倍率工業(yè)相機(jī)9提供照明光源的第二相機(jī)光源10、圖像處理裝置11、激光器12、擴(kuò)束準(zhǔn)直透鏡13、高透玻璃窗14、暗箱15、激光器控制裝置16、安裝基體17、高精度旋轉(zhuǎn)平臺(tái)18和高精度轉(zhuǎn)臺(tái)運(yùn)動(dòng)控制裝置19；

其中，激光器11、擴(kuò)束準(zhǔn)直透鏡12、高透玻璃窗14位于暗箱15中，且暗箱15固定在安裝基體17上，激光器11通過(guò)激光器控制裝置16與主控計(jì)算機(jī)6連接；

第一相機(jī)光源8固定在第一高倍率工業(yè)相機(jī)7的前端，第一高倍率工業(yè)相機(jī)7固定在安裝基體17上，且第一高倍率工業(yè)相機(jī)7和激光器11相對(duì)設(shè)置于待檢測(cè)微徑銑刀1的兩側(cè)，第一高倍率工業(yè)相機(jī)7、激光器11、擴(kuò)束準(zhǔn)直透鏡12處于同一光軸，第一高倍率工業(yè)相機(jī)7通過(guò)圖像處理裝置11與主控計(jì)算機(jī)6連接；

第二相機(jī)光源10固定在第二高倍率工業(yè)相機(jī)9的前端，第二高倍率工業(yè)相機(jī)9固定在安裝基體17上，且第二高倍率工業(yè)相機(jī)9位于待檢測(cè)微徑銑刀1的下方，第二高倍率工業(yè)相機(jī)9與主控計(jì)算機(jī)6連接；

安裝基體17與高精度旋轉(zhuǎn)平臺(tái)18固定連接，高精度旋轉(zhuǎn)平臺(tái)18通過(guò)高精度轉(zhuǎn)臺(tái)運(yùn)動(dòng)控制裝置19通過(guò)圖像處理裝置11與主控計(jì)算機(jī)6連接；

第一高倍率工業(yè)相機(jī)7攝取待檢測(cè)微徑銑刀1的周向表面圖像，第二高倍率工業(yè)相機(jī)9攝取待檢測(cè)微徑銑刀1的底部表面圖像，主控計(jì)算機(jī)6獲取圖像處理裝置11采集的周向表面圖像和底部表面圖像，根據(jù)周向表面圖像和底部表面圖像確定待檢測(cè)微徑銑刀1的磨損部位和磨損部位對(duì)應(yīng)的方位角，并根據(jù)方位角通過(guò)微細(xì)銑削機(jī)床CNC數(shù)控裝置4控制待檢測(cè)微徑銑刀1的磨損部位的截面與激光器12的光軸垂直；

主控計(jì)算機(jī)6通過(guò)激光器控制裝置16控制激光器12發(fā)射激光，并在第一高倍率工業(yè)相機(jī)7上進(jìn)行全息成像，第一高倍率工業(yè)相機(jī)7將得到的全息圖像發(fā)送至主控計(jì)算機(jī)6；

主控計(jì)算機(jī)6利用卷積法對(duì)全息圖像進(jìn)行再現(xiàn)像重建，并確定待檢測(cè)微徑銑刀1的外輪廓圖像，提取外輪廓圖像中磨損部位的外輪廓邊界曲線后，根據(jù)外輪廓邊界曲線確定待檢測(cè)微徑銑刀1的磨損度。

在本實(shí)施例中，激光器12、擴(kuò)束準(zhǔn)直透鏡13和第一高倍率工業(yè)相機(jī)7處于同一光軸；待檢測(cè)微徑銑刀1由刀柄2裝夾并通過(guò)拉緊裝置安裝在高速電主軸3上，激光器12和擴(kuò)束準(zhǔn)直透鏡13、高透玻璃窗14安裝在待檢測(cè)微徑銑刀1的一側(cè)，并置于暗箱15中；第一相機(jī)光源8固定在第一高倍率工業(yè)相機(jī)7前端，安裝在待檢測(cè)微徑銑刀1的另一側(cè)；第二相機(jī)光源10固定在第二高倍率工業(yè)相機(jī)9前端，安裝在待檢測(cè)微徑銑刀1下側(cè)；第一高倍率工業(yè)相機(jī)7、第二高倍率工業(yè)相機(jī)9以及暗箱15通過(guò)連接件固定在安裝基體17上，并安裝在高精度旋轉(zhuǎn)平臺(tái)18的工作臺(tái)面上；激光器12與激光器控制裝置16通過(guò)連接線相連，第一高倍率工業(yè)相機(jī)7、第二高倍率工業(yè)相機(jī)9與圖像處理裝置11通過(guò)連接線相連，圖像處理裝置11與主控計(jì)算機(jī)6通過(guò)連接線相連，高精度旋轉(zhuǎn)平臺(tái)18與高精度轉(zhuǎn)臺(tái)運(yùn)動(dòng)控制裝置19通過(guò)連接線相連，主控計(jì)算機(jī)6與CNC數(shù)據(jù)交互裝置5通過(guò)連接線相連，CNC數(shù)據(jù)交互裝置5與微細(xì)銑削機(jī)床CNC數(shù)控裝置4通過(guò)連接線相連。

本實(shí)施例所提出的微徑銑刀磨損檢測(cè)系統(tǒng)利用光軸正交的雙相機(jī)、高精度旋轉(zhuǎn)平臺(tái)以及激光同軸全息法實(shí)現(xiàn)對(duì)待檢測(cè)微徑銑刀的磨損度的檢測(cè)，通過(guò)將待檢測(cè)微徑銑刀調(diào)整至微細(xì)銑削機(jī)床的相應(yīng)位置，即可完整檢測(cè)出待檢測(cè)微徑銑刀的磨損狀況，包括磨損部位及其方位角信息、磨損度，由于本發(fā)明所提出的檢測(cè)系統(tǒng)不需要與待檢測(cè)微徑銑刀接觸或者對(duì)待檢測(cè)微徑銑刀進(jìn)行拆卸，因此有效減少了檢測(cè)誤差，提高了微徑銑刀磨損檢測(cè)的精度，同時(shí)本發(fā)明中的微徑銑刀磨損檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，更易于與微細(xì)銑削數(shù)控機(jī)床集成，從而進(jìn)一步提高了微銑床的工作空間利用率。

作為一種具體的實(shí)施方式，微徑銑刀磨損檢測(cè)系統(tǒng)中的激光器為半導(dǎo)體激光器，由于半導(dǎo)體激光器具有體積小、壽命長(zhǎng)、效率高且價(jià)格較低等特點(diǎn)，因此本實(shí)施方式以半導(dǎo)體激光器作為全息成像的光源，有利于提高微徑銑刀磨損檢測(cè)系統(tǒng)的使用壽命，同時(shí)降低微徑銑刀磨損檢測(cè)系統(tǒng)的成本。

同時(shí)，本發(fā)明還提出一種基于上述微徑銑刀磨損檢測(cè)系統(tǒng)的微徑銑刀磨損檢測(cè)方法，如圖2所示，該方法包括以下步驟：

S100第一高倍率工業(yè)相機(jī)攝取待檢測(cè)微徑銑刀的周向表面圖像，并將所述周向表面圖像發(fā)送至圖像處理裝置。在本步驟中，第一高倍率工業(yè)相機(jī)可以利用已有的工業(yè)相機(jī)實(shí)現(xiàn)，并通過(guò)高精度旋轉(zhuǎn)平臺(tái)帶動(dòng)第一高倍率工業(yè)相機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)待檢測(cè)微徑銑刀的周向表面圖像的采集攝??；圖像處理裝置與第一高倍率工業(yè)相機(jī)連接，用于采集第一高倍率工業(yè)相機(jī)攝取的待檢測(cè)微徑銑刀的周向表面圖像，同時(shí)，圖像處理裝置與主控計(jì)算機(jī)連接，主控計(jì)算機(jī)對(duì)圖像處理裝置采集的周向表面圖像進(jìn)行圖像處理，例如，根據(jù)現(xiàn)有的評(píng)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)待檢測(cè)微徑銑刀周向表面的磨損狀況進(jìn)行評(píng)測(cè)，同時(shí)標(biāo)記磨損部位的方位角。

S200第二高倍率工業(yè)相機(jī)攝取所述待檢測(cè)微徑銑刀的底部表面圖像，并將所述底部表面圖像發(fā)送至所述圖像處理裝置。在本步驟中，第二高倍率工業(yè)相機(jī)可以利用已有的工業(yè)相機(jī)實(shí)現(xiàn)；圖像處理裝置與第二高倍率工業(yè)相機(jī)連接，用于采集第二高倍率工業(yè)相機(jī)攝取的待檢測(cè)微徑銑刀的底部表面圖像，同時(shí)，圖像處理裝置與主控計(jì)算機(jī)連接，主控計(jì)算機(jī)對(duì)圖像處理裝置采集的底部表面圖像進(jìn)行圖像處理，例如，根據(jù)現(xiàn)有的評(píng)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)待檢測(cè)微徑銑刀底部表面的磨損狀況進(jìn)行評(píng)測(cè)，同時(shí)標(biāo)記磨損部位的方位角。

S300主控計(jì)算機(jī)根據(jù)所述圖像處理裝置采集的所述周向表面圖像和所述底部表面圖像確定所述待檢測(cè)微徑銑刀的磨損部位和所述磨損部位對(duì)應(yīng)的方位角，并根據(jù)所述方位角通過(guò)所述微細(xì)銑削機(jī)床CNC數(shù)控裝置控制所述待檢測(cè)微徑銑刀的所述磨損部位的截面與激光器的光軸垂直。在本步驟中，主控計(jì)算機(jī)根據(jù)圖像處理裝置采集的周向表面圖像和底部表面圖像確定待檢測(cè)微徑銑刀的磨損部位和磨損部位對(duì)應(yīng)的方位角時(shí)，可以對(duì)已經(jīng)得到的對(duì)待檢測(cè)微徑銑刀周向表面的磨損狀況評(píng)測(cè)結(jié)果及其方位角和對(duì)待檢測(cè)微徑銑刀底部表面的磨損狀況評(píng)測(cè)結(jié)果及其方位角進(jìn)行整合，從而確定待檢測(cè)微徑銑刀的磨損部位和磨損部位對(duì)應(yīng)的方位角，其中，方位角可能不是某一特定值，而且是一個(gè)方位角區(qū)間，在確定待檢測(cè)微徑銑刀的磨損部位時(shí)，可以在方位角區(qū)間內(nèi)多次進(jìn)行評(píng)測(cè)，最終得到待檢測(cè)微徑銑刀的最嚴(yán)重磨損部位及其方位角。

S400所述主控計(jì)算機(jī)通過(guò)激光器控制裝置控制所述激光器發(fā)射激光，并在所述第一高倍率工業(yè)相機(jī)上進(jìn)行全息成像，所述第一高倍率工業(yè)相機(jī)將得到的全息圖像發(fā)送至所述主控計(jì)算機(jī)。本步驟利用激光同軸全息法對(duì)待檢測(cè)微徑銑刀進(jìn)行成像，激光器在激光器控制裝置的控制作用下發(fā)射激光，激光照射在待檢測(cè)微徑銑刀上，由于存在衍射作用，最終在第一高倍率工業(yè)相機(jī)的CCD上形成全息圖像，第一高倍率工業(yè)相機(jī)將得到的全息圖像通過(guò)圖像處理裝置發(fā)送至主控計(jì)算機(jī)，供主控計(jì)算機(jī)進(jìn)行圖像處理。

S500所述主控計(jì)算機(jī)利用卷積法對(duì)所述全息圖像進(jìn)行再現(xiàn)像重建，并確定所述待檢測(cè)微徑銑刀的外輪廓圖像，提取所述外輪廓圖像中所述磨損部位的外輪廓邊界曲線后，根據(jù)所述外輪廓邊界曲線確定所述待檢測(cè)微徑銑刀的磨損度。本步驟主控計(jì)算機(jī)利用卷積法對(duì)全息圖像進(jìn)行再現(xiàn)像重建，并根據(jù)重建的再現(xiàn)像確定待檢測(cè)微徑銑刀的外輪廓圖像，由于激光同軸全息法獲得的全息圖像的精度較高，因此能夠提高待檢測(cè)微徑銑刀的輪廓圖像的精度，相比于相機(jī)成像獲得的待檢測(cè)微徑銑刀的輪廓圖像，利用激光同軸全息法獲得的輪廓圖像更加清晰，從而有利于對(duì)待檢測(cè)微徑銑刀磨損的高精度檢測(cè)。在確定待檢測(cè)微徑銑刀的外輪廓圖像后，主控計(jì)算機(jī)可以利用現(xiàn)有技術(shù)中的圖像處理技術(shù)對(duì)外輪廓圖像進(jìn)行提取處理，獲得外輪廓圖像中磨損部位的外輪廓邊界曲線，最后通過(guò)將獲得的外輪廓邊界曲線與預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)外輪廓邊界曲線進(jìn)行匹配分析，確定待檢測(cè)微徑銑刀的磨損度。

下面結(jié)合圖3所示的流程示意圖對(duì)上述微徑銑刀磨損檢測(cè)方法的本實(shí)施例進(jìn)行詳盡的說(shuō)明。主控計(jì)算機(jī)通過(guò)CNC數(shù)據(jù)交互裝置與微細(xì)銑削機(jī)床CNC數(shù)控裝置進(jìn)行通信，主控計(jì)算機(jī)通過(guò)微細(xì)銑削機(jī)床CNC數(shù)控裝置控制高速電主軸運(yùn)動(dòng)，使待檢測(cè)微徑銑刀的圖像處于第一高倍率工業(yè)相機(jī)和第二高倍率工業(yè)相機(jī)的成像范圍的中心，即微細(xì)銑削機(jī)床CNC數(shù)控裝置控制高速電主軸帶動(dòng)待檢測(cè)微徑銑刀使其位于第一高倍率工業(yè)相機(jī)和第二高倍率工業(yè)相機(jī)的視場(chǎng)內(nèi)。

打開(kāi)第一相機(jī)光源，第一相機(jī)光源發(fā)出的照明光照射在待檢測(cè)微徑銑刀的周向表面，主控計(jì)算機(jī)通過(guò)CNC數(shù)據(jù)交互裝置和微細(xì)銑削機(jī)床CNC數(shù)控裝置控制待檢測(cè)微徑銑刀運(yùn)動(dòng)，使待檢測(cè)微徑銑刀的軸線與第一高倍率工業(yè)相機(jī)視場(chǎng)的中心線重合，同時(shí)使待檢測(cè)微徑銑刀的周向表面位于第一高倍率工業(yè)相機(jī)的焦平面上，并通過(guò)高精度轉(zhuǎn)臺(tái)運(yùn)動(dòng)控制裝置控制高精度旋轉(zhuǎn)平臺(tái)旋轉(zhuǎn)180度，對(duì)待檢測(cè)微徑銑刀的另一側(cè)周向表面圖像進(jìn)行采集，實(shí)現(xiàn)第一高倍率工業(yè)相機(jī)對(duì)待檢測(cè)微徑銑刀的周向表面圖像的采集，得到待檢測(cè)微徑銑刀的周向表面圖像并將周向表面圖像發(fā)送至主控計(jì)算機(jī)，主控計(jì)算機(jī)根據(jù)周向表面圖像可以對(duì)待檢測(cè)微徑銑刀的周向表面的磨損狀況進(jìn)行評(píng)測(cè)，并對(duì)磨損部位的方位角進(jìn)行標(biāo)記。

打開(kāi)第二相機(jī)光源，第二相機(jī)光源發(fā)出的照明光照射在待檢測(cè)微徑銑刀的底部表面，主控計(jì)算機(jī)通過(guò)CNC數(shù)據(jù)交互裝置和微細(xì)銑削機(jī)床CNC數(shù)控裝置控制待檢測(cè)微徑銑刀運(yùn)動(dòng)，將待檢測(cè)微徑銑刀的底部表面調(diào)整到第二高倍率工業(yè)相機(jī)的焦平面上，且使得待檢測(cè)微徑銑刀的底部表面輪廓形心與第二高倍率工業(yè)相機(jī)的視場(chǎng)中心重合，第二高倍率工業(yè)相機(jī)對(duì)待檢測(cè)微徑銑刀的底部表面圖像進(jìn)行采集，得到待檢測(cè)微徑銑刀的底部表面圖像并將底部表面圖像發(fā)送至主控計(jì)算機(jī)，主控計(jì)算機(jī)根據(jù)底部表面圖像可以對(duì)待檢測(cè)微徑銑刀的底部表面的磨損狀況進(jìn)行評(píng)測(cè)，并對(duì)磨損部位的方位角進(jìn)行標(biāo)記。

主控計(jì)算機(jī)整合待檢測(cè)微徑銑刀周向表面和底部表面的磨損評(píng)測(cè)結(jié)果，確定待檢測(cè)微徑銑刀磨損最嚴(yán)重部位及其方位角。

最后，利用激光同軸全息法在待檢測(cè)微徑銑刀最嚴(yán)重磨損部位方位角區(qū)間內(nèi)對(duì)待檢測(cè)微徑銑刀外輪廓進(jìn)行高精度檢測(cè)。具體地，關(guān)閉第一相機(jī)光源和第二相機(jī)光源，主控計(jì)算機(jī)通過(guò)高精度轉(zhuǎn)臺(tái)運(yùn)動(dòng)控制裝置控制高精度旋轉(zhuǎn)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)，使待檢測(cè)微徑銑刀磨損最嚴(yán)重部位截面與激光器的光軸垂直，主控計(jì)算機(jī)控制激光器出射激光，激光通過(guò)擴(kuò)束準(zhǔn)直透鏡進(jìn)行擴(kuò)束準(zhǔn)直后照射在待檢測(cè)微徑銑刀上，在第一高倍率工業(yè)相機(jī)的CCD芯片上進(jìn)行全息成像，第一高倍率工業(yè)相機(jī)將全息圖像發(fā)送至主控計(jì)算機(jī)，主控計(jì)算機(jī)采用卷積法對(duì)全息圖像進(jìn)行再現(xiàn)像重建，獲得不同再現(xiàn)距離的圖像，并確定待檢測(cè)微徑銑刀的外輪廓圖像。主控計(jì)算機(jī)中的圖像處理單元對(duì)待檢測(cè)微徑銑刀的外輪廓圖像進(jìn)行提取，得到待檢測(cè)微徑銑刀磨損較為嚴(yán)重部位截面的外輪廓邊界曲線，根據(jù)外輪廓邊界曲線對(duì)磨損部位的截面輪廓進(jìn)行高精度測(cè)量，并對(duì)待檢測(cè)微徑銑刀的磨損狀況進(jìn)行量化評(píng)測(cè)，獲得待檢測(cè)微徑銑刀的磨損度，達(dá)到對(duì)待檢測(cè)微徑銑刀的磨損進(jìn)行高精度檢測(cè)的目的。

在上述步驟中，全息圖再現(xiàn)算法采用激光全息圖像再現(xiàn)常用的卷積法實(shí)現(xiàn)，在卷積算法中再現(xiàn)像的像元大小與第一高倍率工業(yè)相機(jī)的記錄面CCD像元大小尺寸相同，不隨再現(xiàn)成像距離的變化而變化。

在上述步驟中，主控計(jì)算機(jī)整合待檢測(cè)微徑銑刀周向表面圖像以及底部表面圖像評(píng)測(cè)出的待檢測(cè)微徑銑刀磨損較為嚴(yán)重部位通常情況是一個(gè)區(qū)域，所對(duì)應(yīng)的方位角也就是一個(gè)區(qū)間，而不是某一特定值，因此可以在方位角區(qū)間內(nèi)進(jìn)行多次取值，重復(fù)上述步驟實(shí)現(xiàn)對(duì)待檢測(cè)微徑銑刀的磨損程度的評(píng)測(cè)，以進(jìn)一步提高微徑銑刀磨損的檢測(cè)精度。

本實(shí)施例所提出的微徑銑刀磨損檢測(cè)方法利用光軸正交的雙相機(jī)、高精度旋轉(zhuǎn)平臺(tái)以及激光同軸全息法實(shí)現(xiàn)對(duì)待檢測(cè)微徑銑刀的磨損度的檢測(cè)，通過(guò)將待檢測(cè)微徑銑刀調(diào)整至微細(xì)銑削機(jī)床的相應(yīng)位置，即可完整檢測(cè)出待檢測(cè)微徑銑刀的磨損狀況，包括磨損部位及其方位角信息，由于本發(fā)明所提出的檢測(cè)方法不需要與待檢測(cè)微徑銑刀接觸或者對(duì)待檢測(cè)微徑銑刀進(jìn)行拆卸，因此有效減少了檢測(cè)誤差，提高了微徑銑刀磨損檢測(cè)的精度。

作為一種具體的實(shí)施方式，主控計(jì)算機(jī)利用卷積法對(duì)全息圖像進(jìn)行再現(xiàn)像重建，并確定待檢測(cè)微徑銑刀的外輪廓圖像的過(guò)程包括：根據(jù)預(yù)設(shè)聚焦窗口內(nèi)清晰度評(píng)價(jià)函數(shù)的峰值，確定含有待檢測(cè)微徑銑刀的清晰再現(xiàn)像；對(duì)清晰再現(xiàn)像進(jìn)行水平投影，計(jì)算不同再現(xiàn)距離下預(yù)設(shè)聚焦窗口內(nèi)的清晰度評(píng)價(jià)函數(shù)值，根據(jù)清晰度評(píng)價(jià)函數(shù)值的最大值確定待檢測(cè)微徑銑刀的外輪廓圖像。在本實(shí)施方式中，通過(guò)人為預(yù)先設(shè)定待檢測(cè)微徑銑刀的聚焦窗口，判斷聚焦窗口內(nèi)的清晰度評(píng)價(jià)峰值，獲得包含待檢測(cè)微徑銑刀的清晰再現(xiàn)像，將再現(xiàn)像進(jìn)行水平投影，計(jì)算不同再現(xiàn)距離下的圖像中聚焦窗口內(nèi)的清晰度評(píng)價(jià)函數(shù)值，根據(jù)清晰度評(píng)價(jià)函數(shù)值的最大值確定待檢測(cè)微徑銑刀的聚焦圖像，即確定待檢測(cè)微徑銑刀清晰的外輪廓圖像。本實(shí)施方式中的預(yù)設(shè)聚焦窗口包含待檢測(cè)微徑銑刀的末端部位圖像，聚集窗口內(nèi)的清晰度評(píng)價(jià)采用清晰度評(píng)價(jià)函數(shù)計(jì)算，再現(xiàn)距離初值為待檢測(cè)微徑銑刀與第一高倍率工業(yè)相機(jī)的CCD芯片距離，設(shè)定再現(xiàn)距離間隔，前后搜索清晰度評(píng)價(jià)函數(shù)值最大的再現(xiàn)圖像，并將該圖像作為待檢測(cè)微徑銑刀的外輪廓圖像。

作為一種具體的實(shí)施方式，激光器為半導(dǎo)體激光器，由于半導(dǎo)體激光器具有體積小、壽命長(zhǎng)、效率高且價(jià)格較低等特點(diǎn)，因此本實(shí)施方式以半導(dǎo)體激光器作為全息成像的光源，有利于降低微徑銑刀磨損檢測(cè)方法所需的成本。

本發(fā)明中微徑銑刀磨損檢測(cè)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法可以參照上述微徑銑刀磨損檢測(cè)方法實(shí)施例中描述的實(shí)現(xiàn)方法實(shí)現(xiàn)，故不再贅述。

以上所述實(shí)施例的各技術(shù)特征可以進(jìn)行任意的組合，為使描述簡(jiǎn)潔，未對(duì)上述實(shí)施例中的各個(gè)技術(shù)特征所有可能的組合都進(jìn)行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說(shuō)明書(shū)記載的范圍。

以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)發(fā)明專(zhuān)利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專(zhuān)利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。