刀具磨損軟件開(kāi)發(fā)研究

摘 要：本文通過(guò)GUIDE圖形用戶(hù)界面開(kāi)發(fā)環(huán)境，開(kāi)發(fā)一套能夠基于刀具照片完成刀具磨損定量分析的軟件，提高了刀具磨損分析提供了定量分析準(zhǔn)確性與效率。

關(guān)鍵詞：刀具磨損；軟件開(kāi)發(fā)

1 研究意義

刀具服役過(guò)程中的磨損的原因有機(jī)械磨損與熱效應(yīng)磨損兩種磨損形式。按照磨損部分分類(lèi)，刀具的磨損部位在以下三個(gè)部位：1）前刀面磨損；2）后刀面磨損；3）前后刀面磨損。

在精密機(jī)械零件加工過(guò)程中，精密機(jī)械零件的表面質(zhì)量、形位公差、合格率及材料成本的主要影響因素來(lái)自于加工時(shí)機(jī)床刀具的磨損。目前廣泛應(yīng)用在實(shí)際生產(chǎn)任務(wù)中的刀具定量檢測(cè)技術(shù)均為根據(jù)工件的表面質(zhì)量的間接檢測(cè)方法及由金屬刀具的刀具切削力、刀具溫度及機(jī)床和刀具的振動(dòng)信號(hào)等數(shù)據(jù)進(jìn)行直接檢測(cè)技術(shù)兩大類(lèi)，由于精密機(jī)械零件加工環(huán)境以及加工過(guò)程的復(fù)雜性，以及切削條件的可變條件較多等愿意，使得測(cè)量過(guò)程中存在諸多影響檢測(cè)信號(hào)準(zhǔn)確性的因素。

雖然，目前生產(chǎn)中常用的刀具服役時(shí)間管理手段能夠在相當(dāng)程度上降低切削刀具的機(jī)械磨損與熱效應(yīng)磨損造成的損失。因此，在機(jī)械零件的機(jī)加工過(guò)程中，能夠定時(shí)掌握刀具的狀態(tài)，監(jiān)測(cè)和診斷加工刀具的磨損情況等損傷故障，不僅對(duì)于延長(zhǎng)機(jī)床加工設(shè)備無(wú)故障、穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)還在提高機(jī)械產(chǎn)品表面質(zhì)量、表面質(zhì)量、形位公差、合格率及材料成本等方面有非常重要作用。

綜上述研究可看出，刀具磨損狀況監(jiān)測(cè)技術(shù)在數(shù)控機(jī)床和加工中心上的應(yīng)用具有至關(guān)重要的迫切性和立竿見(jiàn)影的實(shí)用價(jià)值。刀具磨損狀況監(jiān)測(cè)技術(shù)己成為機(jī)械加工行業(yè)中最為核心的關(guān)鍵技術(shù)，受到各制造業(yè)強(qiáng)國(guó)的高度重視?？梢哉f(shuō)，機(jī)械金屬加工刀具磨損狀況監(jiān)測(cè)技術(shù)是目前制造業(yè)進(jìn)行制造系統(tǒng)現(xiàn)代化、自動(dòng)化、柔性化所必須完成的初步技術(shù)革命[1]。

對(duì)于圖像處理技術(shù)在刀具磨損檢測(cè)中因其可以對(duì)所獲得的圖像的特征進(jìn)行形狀識(shí)別、尺寸檢測(cè)，比傳統(tǒng)的檢測(cè)方法其優(yōu)勢(shì)在與檢測(cè)方式快捷、檢測(cè)方法簡(jiǎn)單、方便、檢測(cè)結(jié)果可靠性高、檢測(cè)過(guò)程對(duì)刀具無(wú)磨損等優(yōu)點(diǎn)。

2 基于GUI的圖像處理軟件平臺(tái)的軟件設(shè)計(jì)

2.1 GUI軟件簡(jiǎn)介

圖形用戶(hù)界面是一種人與電腦進(jìn)行通信的界面顯示布局，容許編程者使用外接設(shè)備等操作電腦屏幕上的圖標(biāo)或各種菜單的選項(xiàng)，通過(guò)單擊等方式完成命令的選擇、文件的調(diào)用、程序啟動(dòng)、運(yùn)行或執(zhí)行其它一些用戶(hù)指定的特定工作任務(wù)任務(wù)。與通過(guò)外接設(shè)備使用輸入文本或命令字符段等方式來(lái)完成啟動(dòng)、運(yùn)行和執(zhí)行任務(wù)的非窗口化界面相比，圖形用戶(hù)界面有許多優(yōu)勢(shì)。圖形用戶(hù)界面由可視化窗口、嵌入式菜單、可選擇式對(duì)話框及其相應(yīng)的程序控制機(jī)制構(gòu)成。目前已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在各種日?；膽?yīng)用程序中，通過(guò)對(duì)比非窗口化界面，可視化窗口界面包含以下兩個(gè)優(yōu)勢(shì)：1）標(biāo)準(zhǔn)化，即相同的操作總是以同樣的方式來(lái)完成：2）可視化，在圖形用戶(hù)界面，用戶(hù)看到和操作的都是圖形對(duì)象，應(yīng)用的是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的技術(shù)。[1]

2.2 圖像處理方式選擇

目前，工程中常用的圖像提取處理方式有以下四種：1）二值圖像；2） 灰度圖像；3） 索引圖像；4） RGB彩色圖像。

通過(guò)對(duì)比四種提取方式可知，灰度圖像識(shí)別技術(shù)通常是在單件電磁波頻帶（如可見(jiàn)光）內(nèi)測(cè)量逐個(gè)像素的亮度得到的。通常圖像顯示一般使用每個(gè)采樣像素8位的非線性尺度來(lái)存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)設(shè)備中，通過(guò)對(duì)應(yīng)的換算每個(gè)像素點(diǎn)可被劃分為256級(jí)。

2.3 基于GUI的圖像處理軟件平臺(tái)的設(shè)計(jì)過(guò)程

基于GUI的圖像處理軟件的刀具可視化診斷軟件包括以下幾個(gè)方面：1）選取圖片按鈕設(shè)計(jì)；2）存儲(chǔ)圖片按鈕設(shè)計(jì)；3）刀具磨損面積計(jì)算按鈕組設(shè)計(jì)；4）刀具磨損區(qū)域周長(zhǎng)計(jì)算設(shè)計(jì)；5）退出按鈕設(shè)計(jì)。

3 小結(jié)

本章首先敘述了基于圖像處理的刀具磨損狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究背景和意義，明確了刀具磨損圖像處理技術(shù)研究的現(xiàn)實(shí)意義與重要性，其次針對(duì)于圖像處理技術(shù)進(jìn)行研究通過(guò)對(duì)比得出采用灰度識(shí)別技術(shù)對(duì)刀具圖像進(jìn)行處理得到相對(duì)應(yīng)的數(shù)字量模型，最后結(jié)合GUI平臺(tái)對(duì)所得數(shù)字量進(jìn)行處理，完成對(duì)刀具磨損情況的定量化分析。對(duì)論文的主要內(nèi)容進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹，為以下章節(jié)進(jìn)行鋪墊。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊欽，徐永安，翟紅英.計(jì)算機(jī)圖形學(xué)：清華大學(xué)出版社，2005.

[2]楊高波，杜青松. MATLAB圖像/視頻處理應(yīng)用及實(shí)例[M].北京：電子工業(yè)出版社，2010.1：355-372.

作者簡(jiǎn)介：程瑞鵬（1990-），男，漢族，陜西咸陽(yáng)人，助教，研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)制造與自動(dòng)化、高等職業(yè)教育。