1 刀具磨耗的視覺表現
 

　　導致刀具磨耗的主要因素是切削溫度。
 

　　切削時，由于切削溫度力相當高，導致刀具的硬度降低，產生變形，逐漸使刀具失去切削能力或使刀口形狀改變，從而造成切削尺寸改變，使實際切削量比預定切削量要小，且加工面會全部或部分由光滑面變為粗糙面，還會產生切削力增大、切削溫度升高、切削性能改變、積屑范圍增大以及動力消耗增加等現象。
 

　　而刀具的磨耗方式主要是摩擦式、熔鑄式、擴散式、化學式及電解式磨耗。
 

　　刀具的磨耗性能可按照正常及異常來分類。
 

　　傳統切削刀具的使用壽命結束可歸結于刀具磨耗逐漸增加，導致刀具破壞或刀具切削刀口突然破損。
 

　　刀具的損壞將使切削工件表面品質降低，采用直接或間接測感技術監控刀具的表面品質，可判斷切削刀具是否即將結束使用壽命。刀具磨耗性能圖如下所示。
 

       從圖中可以看出，刀具面磨耗幾何外觀形狀可分為A、B、C 3個區域。

 

　　根據ISO對刀具使用壽命的定義，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，則刀具的使用年限已超過刀具的使用壽命。
 

　　凹陷磨耗發生于刀具上頂面上，此種磨耗是由于切削過程產生的高溫而造成。
 

　　2 刀具磨耗的可預測性
 

　　切削時一般車刀刀具鑲面磨耗區寬度的變化情況如下圖所示。
 

此曲線可分為3段，其中大部分的鑲面磨耗均集中在刀尖部分。

 

　　AB段是初期磨耗區，銳利的刀口會快速地摩擦而有小的磨耗區出現。
 

　　BC段是均勻磨耗區，磨耗寬度近似線性勻速增加，直至使刀具近乎缺損為止。
 

　　CD段是急速磨耗區，磨耗寬度及速度增加，本區段因刀具溫度升高，故作為刀具磨耗敏感性反應的區域，此時，刀具磨耗區域已占全部區域相當大的比例。
 

　　3 機器視覺檢測原理
 

　　以機器視覺為基礎的、非接觸式刀具磨耗判定輔助系統，是以刀具的磨耗量判定更換刀具的時機。
 

　　在此系統中，首先對假設好的刀具取像；之后分為2個階段，第1階段為影像處理，第2階段為磨耗判定。影像處理階段包括影像攝取驅動與控制及影像處理。
 

　　磨耗判定階段直接依照定位結果進行磨耗量的計算及磨耗分類，由此設計出一套完整的輔助系統。
 

　　原文主要是探討刀具磨耗的改變，只要取得刀具的輪廓，利用LED環形光源對模擬工作臺上的刀具取像，掃描影像的方向是由上往下，由左往右，依序搜索特征范圍，其橫向掃描的搜索方式如下圖所示。
 

       4 刀具磨損磨耗的判定
 

　　刀具磨耗的實際影像分為正常磨耗和異常磨耗，如下圖所示。
 

　　
       就正常磨耗而言，刀具的磨耗影像經影像處理后，可清楚地看出磨耗的區域變成黑色，原文將搜尋其特征，并進一步計算磨耗量。
 

　　異常磨耗經常是由刀具的斷裂和缺損所造成，磨耗的范圍也較不規則，且無法經由黑色區域來判斷。
 

　　在計算磨耗量時，對于正常磨耗的刀具，對黑色像素點進行編號，即利用黑色像素點的總數量作為磨耗量大小的判定；針對異常磨耗的磨耗量，則對瀕臨報廢的刀具的判定是依據框選后的像素面積大小，若大于該像素面積，則判定該刀具已報廢；反之，則判定該刀具未報廢。
 

　　判斷出刀具報廢與否，即可利用該結果對操作程序做進一步修正。
 

　　若該刀具已達到報廢標準，則立即更換新的刀具；反之，則將依照其磨耗程度作為操作流程上調節刀具進給量大小的依據。
 

　　小結與展望

 

　　原文采用機器視覺方法，對車刀刀具做進一步的檢驗，經過濾波影像處理后，再對磨耗范圍做框選，計算最終磨耗量和磨耗面積，并由磨耗量與磨耗面積的結果判定該刀具是否報廢，以達到檢驗的目的。
 

　　原文只是在理論上對“視覺檢測”進行了探索，并對應用推廣過程中的核心技術，做出了如下總結：
 

　　高效的檢測過程
 

　　針對視覺檢驗的條件，設定取像環境和光源，由于外在的不可控制因素減少，故截取出來的影像中刀具磨耗與影像中的位置相同；因此，在影像處理時，可針對特定范圍作分析，以縮小影像尺寸，有效縮短整個流程的總處理時間。
 

　　量化的磨損標準
 

　　一般正常磨耗的刀具磨耗量不明確，使用精密的測量儀器會增加不少成本，對已使用過一定時間的刀具做檢驗，準確找到刀具上的磨耗位置，并依據框選范圍結果，計算出像素量。
 

　　穩定的檢測環境
 

　　原文所攝取的影像是在實驗室內完成的，拍攝時的環境固定，不易有其他干擾因素；但若實際應用于車床機器上，應盡量克服因晃動造成的影響，以及注意拍攝時光源是否一致，避免因光線強度不一致而造成影像處理后的灰度值不盡相同。
 

　　精確的監控范圍
 

　　為使原文所構建的系統能夠更加完整，有更多思考的新方向，在選擇鏡頭時，考慮到所應用的刀具磨耗范圍極小，定焦后配合最佳光圈值仍無法清晰看見整個刀具的影像，將會在影像處理時造成對于刀尖以外的部分無法辨認，在鏡頭選擇上應多加以比較，對于刀具的完整檢驗將有莫大的幫助。
 

　　最佳的取像角度
 

　　由于原文是利用像素大小及磨耗面積作為判定報廢的依據，而取像角度更是直接影響磨耗面積大小的因素；所以，在取像角度測試方面，未來可利用試驗設計等方法多加測試，以求得最佳的取像角度。