刀具磨損軟件開發研究

摘 要：本文通過GUIDE圖形用戶界面開發環境，開發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確性與效率。

關鍵詞：刀具磨損；軟件開發

1 研究意義

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

在精密機械零件加工過程中，精密機械零件的表面質量、形位公差、合格率及材料成本的主要影響因素來自于加工時機床刀具的磨損。目前廣泛應用在實際生產任務中的刀具定量檢測技術均為根據工件的表面質量的間接檢測方法及由金屬刀具的刀具切削力、刀具溫度及機床和刀具的振動信號等數據進行直接檢測技術兩大類，由于精密機械零件加工環境以及加工過程的復雜性，以及切削條件的可變條件較多等愿意，使得測量過程中存在諸多影響檢測信號準確性的因素。

雖然，目前生產中常用的刀具服役時間管理手段能夠在相當程度上降低切削刀具的機械磨損與熱效應磨損造成的損失。因此，在機械零件的機加工過程中，能夠定時掌握刀具的狀態，監測和診斷加工刀具的磨損情況等損傷故障，不僅對于延長機床加工設備無故障、穩定運行，同時還在提高機械產品表面質量、表面質量、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，刀具磨損狀況監測技術在數控機床和加工中心上的應用具有至關重要的迫切性和立竿見影的實用價值。刀具磨損狀況監測技術己成為機械加工行業中最為核心的關鍵技術，受到各制造業強國的高度重視。可以說，機械金屬加工刀具磨損狀況監測技術是目前制造業進行制造系統現代化、自動化、柔性化所必須完成的初步技術革命[1]。

對于圖像處理技術在刀具磨損檢測中因其可以對所獲得的圖像的特征進行形狀識別、尺寸檢測，比傳統的檢測方法其優勢在與檢測方式快捷、檢測方法簡單、方便、檢測結果可靠性高、檢測過程對刀具無磨損等優點。

2 基于GUI的圖像處理軟件平臺的軟件設計

2.1 GUI軟件簡介

圖形用戶界面是一種人與電腦進行通信的界面顯示布局，容許編程者使用外接設備等操作電腦屏幕上的圖標或各種菜單的選項，通過單擊等方式完成命令的選擇、文件的調用、程序啟動、運行或執行其它一些用戶指定的特定工作任務任務。與通過外接設備使用輸入文本或命令字符段等方式來完成啟動、運行和執行任務的非窗口化界面相比，圖形用戶界面有許多優勢。圖形用戶界面由可視化窗口、嵌入式菜單、可選擇式對話框及其相應的程序控制機制構成。目前已經廣泛地應用在各種日常化的應用程序中，通過對比非窗口化界面，可視化窗口界面包含以下兩個優勢：1）標準化，即相同的操作總是以同樣的方式來完成：2）可視化，在圖形用戶界面，用戶看到和操作的都是圖形對象，應用的是計算機圖形學的技術。[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。

通過對比四種提取方式可知，灰度圖像識別技術通常是在單件電磁波頻帶（如可見光）內測量逐個像素的亮度得到的。通常圖像顯示一般使用每個采樣像素8位的非線性尺度來存儲在計算機存儲設備中，通過對應的換算每個像素點可被劃分為256級。

2.3 基于GUI的圖像處理軟件平臺的設計過程

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方面：1）選取圖片按鈕設計；2）存儲圖片按鈕設計；3）刀具磨損面積計算按鈕組設計；4）刀具磨損區域周長計算設計；5）退出按鈕設計。

3 小結

本章首先敘述了基于圖像處理的刀具磨損狀態監測系統的研究背景和意義，明確了刀具磨損圖像處理技術研究的現實意義與重要性，其次針對于圖像處理技術進行研究通過對比得出采用灰度識別技術對刀具圖像進行處理得到相對應的數字量模型，最后結合GUI平臺對所得數字量進行處理，完成對刀具磨損情況的定量化分析。對論文的主要內容進行簡要介紹，為以下章節進行鋪墊。

參考文獻：

[1]楊欽，徐永安，翟紅英.計算機圖形學：清華大學出版社，2005.

[2]楊高波，杜青松. MATLAB圖像/視頻處理應用及實例[M].北京：電子工業出版社，2010.1：355-372.

作者簡介：程瑞鵬（1990-），男，漢族，陜西咸陽人，助教，研究方向：機械設計制造與自動化、高等職業教育。