技术特征：
1.一种基于机器视觉的主轴集成式刀具损伤变频在机检测系统，其特征在于，所述基于机器视觉的主轴集成式刀具损伤变频在机检测系统能够在机床内对刀具损伤图像进行采集，无需拆卸刀具，同时，该系统能够根据前次刀具损伤检测结果动态调节采集刀具图像的间隔时长；基于机器视觉的主轴集成式刀具损伤变频在机检测系统包括机器视觉检测子系统(1)，位姿调整子系统(2)，软件子系统(3)；所述机器视觉检测子系统(1)通过位姿调整子系统(2)连接在主轴箱体(4)外壳上，用于在机采集刀具(5)底刃、侧刃图像；所述机器视觉检测子系统(1)包括ccd工业相机(11)，远心镜头(12)，镜头保护盖(13)；所述远心镜头(12)设置在ccd工业相机(11)前端；所述镜头保护盖(13)设置在远心镜头(12)前端，用于防止远心镜头(12)被切屑划伤；所述软件子系统(3)通过通信总线分别与机器视觉检测子系统(1)、位姿调整子系统(2)相连，包括位姿控制单元、图像采集单元、图像处理单元、损伤结果存储单元、变频计算单元；所述位姿控制单元用于控制机器视觉检测子系统(1)、位姿调整子系统动作(2)；所述图像采集单元用于实时显示ccd工业相机(11)对焦情况，并控制ccd工业相机(11)快门释放；所述图像处理单元用于对采集到的刀具损伤图像进行量化分析，进而判断是否需要换刀；所述结果存储单元用于存储历史损伤检测结果；所述变频计算单元用于根据前次历史损伤检测结果动态调整机器视觉检测子系统(1)采集刀具(5)图像的间隔时长。2.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的主轴集成式刀具损伤变频在机检测系统，其特征在于，所述位姿调整子系统(2)包括环形导轨(21)、滑轮(22)、第一连接件(23)、第一电动推杆(24)、第二连接件(25)、第三连接件(26)、第二电动推杆(27)、第三电动推杆(28)、相机支撑件(29)、旋转电机(210)；所述环形导轨(21)通过螺栓连接固定在主轴箱体(4)外壳上，其轴线与刀具(5)轴线重合，且环形导轨(21)内壁留有凹槽；所述滑轮(22)设置在环形导轨(21)凹槽内，用于带动机器视觉检测子系统(1)沿环形导轨(21)内凹槽做周向运动，驱动滑轮(22)运动的方式可以是电动；第一电动推杆(24)通过第一连接件(23)与滑轮(22)相连，用于驱动机器视觉检测子系统(1)在竖直方向内运动；第二连接件(25)通过螺栓连接设置在第一电动推杆(24)底部；第三连接件(26)通过螺栓连接设置在第二连接件(25)下方，第三连接件(26)水平板内壁设有两个平行的矩形凹槽，第二电动推杆(27)、第三电动推杆(28)水平连接在第三连接件(26)水平板面镂空处；相机支撑件(29)通过第二电动推杆(27)、第三电动推杆(28)能够在第三连接件(26)水平板面两个凹槽内做水平运动，进而驱动机器视觉检测子系统(1)在水平面内运动；机器视觉检测子系统(1)设置在相机支撑件(29)上；旋转电机(210)设置在机器视觉检测子系统(1)与相机支撑件(29)之间，能够驱动机器视觉检测子系统(1)在垂直平面内进行90度翻转，当远心镜头(12)竖直向上时用于采集刀具(5)底刃图像，当远心镜头(12)水平指向刀具(5)时用于采集刀具侧刃图像。3.根据权利要求1
‑
2任一项所述的一种基于机器视觉的主轴集成式刀具损伤变频在机检测系统的刀具损伤检测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、图像采集：通过软件子系统(3)控制位姿控制子系统(2)动作，驱动机器视觉检测子系统(1)抵达指定位置采集刀具(5)底刃、侧刃图像；步骤2、图像处理：对刀具底刃、侧刃图像进行定量分析，计算出刀具损伤值；步骤3、变频调控：将刀具损伤值与预设阈值进行比较，设定下次刀具损伤检测与本次刀具损伤检测时间间隔，动态调控相邻两次刀具损伤检测间隔时长。
4.根据权利要求3所述的刀具损伤检测方法，其特征在于，步骤1具体包括如下步骤：步骤1.1、刀具底刃图像采集：通过软件子系统(3)控制旋转电机(210)带动机器视觉检测子系统(1)在竖直平面内转动，使得远心镜头(12)竖直向上，再控制第一电动推杆(24)伸长，带动机器视觉检测子系统(1)向下运动到指定位置，接着驱动第二电动推杆(27)、第三电动推杆(28)同步伸长，驱动机器视觉检测子系统(1)在水平面内运动，使得远心镜(12)头轴线与刀具(5)轴线重合，然后根据图像采集单元实时显示的对焦情况，进一步调节第一电动推杆(24)，使得ccd工业相机(11)准确对焦，进而释放快门，完成刀具(5)底刃图像采集，最后控制位姿调整子系统复位；步骤2.2、刀具侧刃图像采集：通过软件子系统(3)控制第一电动推杆(24)伸长，带动机器视觉检测子系统(1)向下运动到刀具(5)侧刃所在高度，再控制旋转电机(210)带动机器视觉检测子系统(1)在竖直平面内转动，使得远心镜头(12)水平指向刀具(5)，然后根据图像采集单元实时显示的对焦情况，进一步调节第一电动推杆(24)、第二电动推杆(27)、第三电动推杆(28)，使得ccd工业相机(11)准确对焦，进而释放快门，拍下第一张刀具(5)侧刃图像，接着控制滑轮(22)驱动机器视觉检测子系统(1)绕刀具(5)轴线转动指定角度，采集下一个刀具(5)侧刃图像，直到刀具(5)所有侧刃图像采集完成，最后控制位姿调整子系统(2)复位。5.根据权利要求3所述的刀具损伤检测方法，其特征在于，步骤3具体包括如下步骤：步骤3.1、阈值设定：用刀刃平均损伤宽度vb衡量刀具损伤程度，将刀具损伤第一阈值设定为vb1＝1mm，将刀具损伤第二阈值设定为vb2＝1.5mm步骤3.2、频率计算：对于新刀具，设定相邻两次刀具损伤检测初始时间价格为为5小时；当本次刀具损伤检测结果vb＜1mm时，设定下次刀具损伤检测时间间隔为t1＝5
‑
[vb/vb1]
×
0.2小时(其中[]代表向上取整)；当本次刀具损伤检测结果1mm＜vb＜1.5mm时，设定下次刀具损伤检测时间间隔为t2＝3
‑
[(vb
‑
1)/(vb2
‑
vb1)]
×
0.5小时(其中[]代表向上取整)；当本次刀具损伤检测结果vb＞1.5mm时，更换刀具。
技术总结
本发明公开了一种基于机器视觉的主轴集成式刀具损伤变频在机检测系统及方法，该系统包括机器视觉检测子系统，位姿调整子系统，软件子系统；机器视觉检测子系统安装在主轴箱体外壳上，用于在机采集刀具底刃、侧刃图像；软件子系统用于控制机器视觉检测子系统、位姿调整子系统动作，并对刀具损伤图像进行分析，同时能够记录刀具损伤历史检测结果，进而根据前次刀具损伤检测结果动态调节机器视觉检测子系统采集刀具图像的间隔时长。通过本发明，能够在机床有限空间内实现兼顾精度与效率的刀具损伤检测。损伤检测。损伤检测。
技术研发人员：周世超 王禹林 潘一 尹晨 杨小龙 徐国达 王杨敏 孙从文
受保护的技术使用者：南京理工大学
技术研发日：2021.09.22
技术公布日：2021/12/27