1 刀具磨耗的视觉表现
 

　　导致刀具磨耗的主要因素是切削温度。
 

　　切削时，由于切削温度力相当高，导致刀具的硬度降低，产生变形，逐渐使刀具失去切削能力或使刀口形状改变，从而造成切削尺寸改变，使实际切削量比预定切削量要小，且加工面会全部或部分由光滑面变为粗糙面，还会产生切削力增大、切削温度升高、切削性能改变、积屑范围增大以及动力消耗增加等现象。
 

　　而刀具的磨耗方式主要是摩擦式、熔铸式、扩散式、化学式及电解式磨耗。
 

　　刀具的磨耗性能可按照正常及异常来分类。
 

　　传统切削刀具的使用寿命结束可归结于刀具磨耗逐渐增加，导致刀具破坏或刀具切削刀口突然破损。
 

　　刀具的损坏将使切削工件表面品质降低，采用直接或间接测感技术监控刀具的表面品质，可判断切削刀具是否即将结束使用寿命。刀具磨耗性能图如下所示。
 

       从图中可以看出，刀具面磨耗几何外观形状可分为A、B、C 3个区域。

 

　　根据ISO对刀具使用寿命的定义，如果刀腹磨耗的平均磨耗值VB>0.3mm，或最大磨耗量VBmax>0.6 mm，则刀具的使用年限已超过刀具的使用寿命。
 

　　凹陷磨耗发生于刀具上顶面上，此种磨耗是由于切削过程产生的高温而造成。
 

　　2 刀具磨耗的可预测性
 

　　切削时一般车刀刀具镶面磨耗区宽度的变化情况如下图所示。
 

此曲线可分为3段，其中大部分的镶面磨耗均集中在刀尖部分。

 

　　AB段是初期磨耗区，锐利的刀口会快速地摩擦而有小的磨耗区出现。
 

　　BC段是均匀磨耗区，磨耗宽度近似线性匀速增加，直至使刀具近乎缺损为止。
 

　　CD段是急速磨耗区，磨耗宽度及速度增加，本区段因刀具温度升高，故作为刀具磨耗敏感性反应的区域，此时，刀具磨耗区域已占全部区域相当大的比例。
 

　　3 机器视觉检测原理
 

　　以机器视觉为基础的、非接触式刀具磨耗判定辅助系统，是以刀具的磨耗量判定更换刀具的时机。
 

　　在此系统中，首先对假设好的刀具取像；之后分为2个阶段，第1阶段为影像处理，第2阶段为磨耗判定。影像处理阶段包括影像摄取驱动与控制及影像处理。
 

　　磨耗判定阶段直接依照定位结果进行磨耗量的计算及磨耗分类，由此设计出一套完整的辅助系统。
 

　　原文主要是探讨刀具磨耗的改变，只要取得刀具的轮廓，利用LED环形光源对模拟工作台上的刀具取像，扫描影像的方向是由上往下，由左往右，依序搜索特征范围，其横向扫描的搜索方式如下图所示。
 

       4 刀具磨损磨耗的判定
 

　　刀具磨耗的实际影像分为正常磨耗和异常磨耗，如下图所示。
 

　　
       就正常磨耗而言，刀具的磨耗影像经影像处理后，可清楚地看出磨耗的区域变成黑色，原文将搜寻其特征，并进一步计算磨耗量。
 

　　异常磨耗经常是由刀具的断裂和缺损所造成，磨耗的范围也较不规则，且无法经由黑色区域来判断。
 

　　在计算磨耗量时，对于正常磨耗的刀具，对黑色像素点进行编号，即利用黑色像素点的总数量作为磨耗量大小的判定；针对异常磨耗的磨耗量，则对濒临报废的刀具的判定是依据框选后的像素面积大小，若大于该像素面积，则判定该刀具已报废；反之，则判定该刀具未报废。
 

　　判断出刀具报废与否，即可利用该结果对操作程序做进一步修正。
 

　　若该刀具已达到报废标准，则立即更换新的刀具；反之，则将依照其磨耗程度作为操作流程上调节刀具进给量大小的依据。
 

　　小结与展望

 

　　原文采用机器视觉方法，对车刀刀具做进一步的检验，经过滤波影像处理后，再对磨耗范围做框选，计算最终磨耗量和磨耗面积，并由磨耗量与磨耗面积的结果判定该刀具是否报废，以达到检验的目的。
 

　　原文只是在理论上对“视觉检测”进行了探索，并对应用推广过程中的核心技术，做出了如下总结：
 

　　高效的检测过程
 

　　针对视觉检验的条件，设定取像环境和光源，由于外在的不可控制因素减少，故截取出来的影像中刀具磨耗与影像中的位置相同；因此，在影像处理时，可针对特定范围作分析，以缩小影像尺寸，有效缩短整个流程的总处理时间。
 

　　量化的磨损标准
 

　　一般正常磨耗的刀具磨耗量不明确，使用精密的测量仪器会增加不少成本，对已使用过一定时间的刀具做检验，准确找到刀具上的磨耗位置，并依据框选范围结果，计算出像素量。
 

　　稳定的检测环境
 

　　原文所摄取的影像是在实验室内完成的，拍摄时的环境固定，不易有其他干扰因素；但若实际应用于车床机器上，应尽量克服因晃动造成的影响，以及注意拍摄时光源是否一致，避免因光线强度不一致而造成影像处理后的灰度值不尽相同。
 

　　精确的监控范围
 

　　为使原文所构建的系统能够更加完整，有更多思考的新方向，在选择镜头时，考虑到所应用的刀具磨耗范围极小，定焦后配合最佳光圈值仍无法清晰看见整个刀具的影像，将会在影像处理时造成对于刀尖以外的部分无法辨认，在镜头选择上应多加以比较，对于刀具的完整检验将有莫大的帮助。
 

　　最佳的取像角度
 

　　由于原文是利用像素大小及磨耗面积作为判定报废的依据，而取像角度更是直接影响磨耗面积大小的因素；所以，在取像角度测试方面，未来可利用试验设计等方法多加测试，以求得最佳的取像角度。