一种基于机器视觉的铣刀刃口钝圆半径检测系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于图像采集处理技术，尤其涉及一种基于机器视觉的铣刀刃口钝圆半径 检测系统。
【背景技术】
[0002] 普通硬质合金立铣刀在精磨之后会存在毛边、小蹦刃、锯口等微观缺陷，这些微观 缺陷会加速刀具磨损，严重影响刀具的切削性能和使用寿命。通过铣刀刃口钝化能够消除 刃口上的缺陷、增大刃口钝圆半径和提高刀具表面光洁度，从而使切削加工中刀具的寿命、 切削的稳定性和工件已加工表面质量等都有不同程度的延长和提高，其中刀具寿命的延长 最为明显。铣刀刃口钝化轮廓对刀具切削性能的影响规律已成为切削加工中亟待解决的关 键问题。铣刀刃口钝化后其钝圆半径达到微米级，这对检测系统的精度提出了更高要求。传 统的刀具刃口钝圆半径测量手段精度低、效率差、环境因素和人为因素影响较大等，已经不 能满足铣刀刃口高精度测量要求。
【发明内容】
[0003] 本发明要解决的技术问题：提供一种基于机器视觉的铣刀刃口钝圆半径检测系 统，以解决现有技术对刀具刃口钝圆半径测量手段精度低、效率差、环境因素和人为因素影 响较大等，不能满足铣刀刃口高精度测量要求等技术问题。
[0004] 本发明技术方案： 一种基于机器视觉的铣刀刃口钝圆半径检测系统，它包括： 图像采集模块，通过CCD工业相机和镜头拍摄标定板和铣刀刃口图像，由图像采集卡 将采集到的模拟信号转换为数字信号存入到计算机； 图像处理模块，对存入计算机的图像进行处理，提取铣刀刃口边缘轮廓； 系统标定模块，首先用二值化标定标定板图像，获取标定板圆心距的真实值和像素值 之间的对应关系，得到标定板的标定系数K1，然后校正透视失真，最后对被测铣刀刃口图像 进行标定； 图像测量模块，建立一个R0I区域，通过由内而外或由外而内的方式在R0I区域中进行 搜索，运用双线性插值法或者双线性插值的定点计算法来确定边缘位置，最后运用平均值 法或者中间值法将边缘点拟合成圆，拟合圆半径值即为铣刀钝圆半径。
[0005] 所述的图像处理模块包括 图像增强子模块，采用直方图均衡化和直方图规定化对图像进行增强； 图像滤波子模块，采用中值滤波和低通滤波滤除图像噪声； 图像分割子模块，采用多阀值分割法和自适应阀值分割法分割图像，将整个图像分割 为目标区和背景区两大区域； 边缘轮廓提取子模块，运用Canny边缘检测算子提取铣刀边缘轮廓。
[0006] 自适应阀值分割法采用的算法为最大类间方差法和最大熵原则法。
[0007] 本发明的有益效果： 本发明图像采集采用铣刀刃口图像和标定板图像的分步采集的方式，确保了铣刀刃口 图像和标定板图像的放大倍率相同，满足后期系统标定要求的要求，将采集到的图像通过 图像增强处理，弥补因相机镜头参数及外界光线影响下图像目标和背景视觉效果不理想问 题，通过图像滤波去除了采集过程中不可避免的各种干扰信号，最终提取到清楚的铣刀边 缘轮廓，以便精确测量到铣刀刃口钝圆半径，最终经过系统标定和参数测量得到铣刀刃口 钝圆半径，本发明由于采用系统自动处理图片，对图片进行各种补偿，因此具有处理速度快 效率高等优点，而且不受人为和周围环境的影响，使得到的铣刀刃口钝圆半径具有精度高 等优点，本发明解决了现有技术对刀具刃口钝圆半径测量手段精度低、效率差、环境因素和 人为因素影响较大等，不能满足铣刀刃口高精度测量要求等技术问题。
【附图说明】
[0008] 图1为本发明系统结构框图； 图2为本发明图像处理模块结构框图。
【具体实施方式】
[0009] 一种基于机器视觉的铣刀刃口钝圆半径检测系统，它包括： 图像采集模块，通过CCD工业相机和镜头拍摄标定板和铣刀刃口图像，由图像采集卡 将采集到的模拟信号转换为数字信号存入到计算机；图像采集模块是整个系统的前提和基 础，采集主要包括铣刀刃口图像和标定板图像的分步采集，以确保铣刀刃口图像和标定板 图像的放大倍率相同，满足系统标定要求。
[0010] 首先在采用环形光源背光照明下，通过LabVIEW软件视觉与运动模块IMAQVison 模块中的图像采集函数IMAQGrabAcquireVI调用C⑶工业相机和镜头进行拍摄标定板 和铣刀刃口图像，然后由图像采集卡将采集到的模拟信号转换为数字信号输入到计算机内 存中，由图像保存函数IMAQWriteFile2VI将图像存储于计算机硬盘中。
[0011] 图像处理模块，对存入计算机的图像进行处理，提取铣刀刃口边缘轮廓； 所述的图像处理模块包括 图像增强子模块，采用直方图均衡化和直方图规定化对图像进行增强；在图像采集中 因相机镜头参数及外界光线影响下，图像目标和背景视觉效果并不理想，运用图像增强算 法改善图像视觉效果，本发明主要采用直方图均衡化和直方图规定化来增强图像；直方图 均衡化函数IMAQEqualizeVI用于实现整个图像灰度值的均衡化分布。直方图规定化指的 是利用改变图像直方图函数IMAQBCGlookupVI通过改变图像亮度、对比度和伽玛值这三 个参数直接达到改变图像直方图，其三个值的取值范围分别为0到255、0到60、0. 1到10， 默认值分别为128、45、1。
[0012] 图像滤波子模块，采用中值滤波和低通滤波滤除图像噪声；在图像采集中同时会 不可避免的受到各种噪声的干扰，采集的图像会存在部分噪声信号，影响图像轮廓的提取， 因此本发明运用图像滤波算法滤除图像噪声，本实施例采用中值滤波和低通滤波滤除图像 噪声。中值滤波函数IMAQNthorderVI用于空间域的中值滤波，其滤波模板大小可变，默 认值为3X3 ;低通滤波函数IMAQLowpassVI用于低通滤波。
[0013] 图像分割子模块，采用多阀值分割法和自适应阀值分割法分割图像，将整个图像 分割为目标区和背景区两大区域；图像经过图像预处理后改善了图像质量，但图像中的各 像素灰度值是连续渐变的，系统无法精确确定铣刀刃口轮廓和标定板轮廓。因此，根据"二 值化"的思想，运用阀值分割法将图像灰度值二值化，从而将整个图像分割为目标(铣刀刃 口）与背景两大区域。系统中将采用多阀值分割法和自适应阀值分割法分割图像。其中 自适应阀值分割法是运用特定的算法根据图像的灰度分布计算出与图像相适应的阀值，从 而分割图像，其算法主要采用最大类间方差法和最大熵原则法等。多阀值分割函数IMAQ MultiThresholdVI用于多阀值分割，其运用一维数组设置阀值分割段，运用族中包含的三 个数值输入控件分别代表最低阀值T1、最高阀值T2和替代阀值P。自适应阀值分割函数 IMAQAutoBThreshold2VI用于自适应阀值分割，其方法有最大熵原则法、最大类间方差法 等。
[0014] 边缘轮廓提取子