刀具磨损软件开发研究

摘 要：本文通过GUIDE图形用户界面开发环境，开发一套能够基于刀具照片完成刀具磨损定量分析的软件，提高了刀具磨损分析提供了定量分析准确性与效率。

关键词：刀具磨损；软件开发

1 研究意义

刀具服役过程中的磨损的原因有机械磨损与热效应磨损两种磨损形式。按照磨损部分分类，刀具的磨损部位在以下三个部位：1）前刀面磨损；2）后刀面磨损；3）前后刀面磨损。

在精密机械零件加工过程中，精密机械零件的表面质量、形位公差、合格率及材料成本的主要影响因素来自于加工时机床刀具的磨损。目前广泛应用在实际生产任务中的刀具定量检测技术均为根据工件的表面质量的间接检测方法及由金属刀具的刀具切削力、刀具温度及机床和刀具的振动信号等数据进行直接检测技术两大类，由于精密机械零件加工环境以及加工过程的复杂性，以及切削条件的可变条件较多等愿意，使得测量过程中存在诸多影响检测信号准确性的因素。

虽然，目前生产中常用的刀具服役时间管理手段能够在相当程度上降低切削刀具的机械磨损与热效应磨损造成的损失。因此，在机械零件的机加工过程中，能够定时掌握刀具的状态，监测和诊断加工刀具的磨损情况等损伤故障，不仅对于延长机床加工设备无故障、稳定运行，同时还在提高机械产品表面质量、表面质量、形位公差、合格率及材料成本等方面有非常重要作用。

综上述研究可看出，刀具磨损状况监测技术在数控机床和加工中心上的应用具有至关重要的迫切性和立竿见影的实用价值。刀具磨损状况监测技术己成为机械加工行业中最为核心的关键技术，受到各制造业强国的高度重视。可以说，机械金属加工刀具磨损状况监测技术是目前制造业进行制造系統现代化、自动化、柔性化所必须完成的初步技术革命[1]。

对于图像处理技术在刀具磨损检测中因其可以对所获得的图像的特征进行形状识别、尺寸检测，比传统的检测方法其优势在与检测方式快捷、检测方法简单、方便、检测结果可靠性高、检测过程对刀具无磨损等优点。

2 基于GUI的图像处理软件平台的软件设计

2.1 GUI软件简介

图形用户界面是一种人与电脑进行通信的界面显示布局，容许编程者使用外接设备等操作电脑屏幕上的图标或各种菜单的选项，通过单击等方式完成命令的选择、文件的调用、程序启动、运行或执行其它一些用户指定的特定工作任务任务。与通过外接设备使用输入文本或命令字符段等方式来完成启动、运行和执行任务的非窗口化界面相比，图形用户界面有许多优势。图形用户界面由可视化窗口、嵌入式菜单、可选择式对话框及其相应的程序控制机制构成。目前已经广泛地应用在各种日常化的应用程序中，通过对比非窗口化界面，可视化窗口界面包含以下两个优势：1）标准化，即相同的操作总是以同样的方式来完成：2）可视化，在图形用户界面，用户看到和操作的都是图形对象，应用的是计算机图形学的技术。[1]

2.2 图像处理方式选择

目前，工程中常用的图像提取处理方式有以下四种：1）二值图像；2） 灰度图像；3） 索引图像；4） RGB彩色图像。

通过对比四种提取方式可知，灰度图像识别技术通常是在单件电磁波频带（如可见光）内测量逐个像素的亮度得到的。通常图像显示一般使用每个采样像素8位的非线性尺度来存储在计算机存储设备中，通过对应的换算每个像素点可被划分为256级。

2.3 基于GUI的图像处理软件平台的设计过程

基于GUI的图像处理软件的刀具可视化诊断软件包括以下几个方面：1）选取图片按钮设计；2）存储图片按钮设计；3）刀具磨损面积计算按钮组设计；4）刀具磨损区域周长计算设计；5）退出按钮设计。

3 小结

本章首先叙述了基于图像处理的刀具磨损状态监测系统的研究背景和意义，明确了刀具磨损图像处理技术研究的现实意义与重要性，其次针对于图像处理技术进行研究通过对比得出采用灰度识别技术对刀具图像进行处理得到相对应的数字量模型，最后结合GUI平台对所得数字量进行处理，完成对刀具磨损情况的定量化分析。对论文的主要内容进行简要介绍，为以下章节进行铺垫。

参考文献：

[1]杨钦，徐永安，翟红英.计算机图形学：清华大学出版社，2005.

[2]杨高波，杜青松. MATLAB图像/视频处理应用及实例[M].北京：电子工业出版社，2010.1：355-372.

作者简介：程瑞鹏（1990-），男，汉族，陕西咸阳人，助教，研究方向：机械设计制造与自动化、高等职业教育。