刀具预调测量仪是数控机床及加工中心的必要设备。随着我国数控机床、加工中心的应用日益普及,能够对刀具参数快速准确测量的刀具预调测量仪的需求也日益增加。而国内生产的刀具预调测量仪主要是光学投影式,依靠人眼瞄准进行测量,不但测量速度慢而且还会带来主观误差,严重影响生产效率。而国外生产的光电式刀具预调测量仪不但能够自动识别刀具切削点进行测量,还能测量刀具的角度、圆弧半径等参数,并带有可与加工设备通信的接口,可将测量结果直接传到加工设备中。由于光电式刀具测量仪具有自动化程度高、测量参数多样化等优点,近几年来国内厂家也纷纷研制,但目前为止形成产品的并不多见。本课题研究的关键技术,就是把传统的光学投影式刀具预调测量仪改造成光电式刀具预调测量仪,实现光电式刀具预调测量仪的国产化。光电式刀具预调测量仪是以图像视觉测量为基础,是集光学、机械、电子、计算机、精密测量技术于一体的刀具参数测量仪器,能够迅速对数控加工所需的刀具尺寸进行测量。本研究主要完成以下工作:1.对刀具预调测量仪总体结构进行设计,分析了刀具预调测量仪系统的各部分组成、各组成部分的作用以及它们之间的关系,指出了仪器各组成部分的具体要求。在原有的刀具预调测量仪系统基础上进行设计改造,安装了二维CMOS数字摄像机,根据仪器精度要求完成了成像镜头的设计,位移检测设备的选型,对照明系统进行了改造。2.对图像预处理算法进行了研究,主要包括:彩色图像灰度化算法,各种滤波算法。3.对刀具特征点提取相关的算法进行了研究。详细讨论了图像分割算法以及亚像素边缘点提取算法。并将不同的滤波算法和亚像素提取算法相结合进行了亚像素提取实验研究。提出了一种亚像素边缘点提取方法——通过阈值分割结合边缘微分确定像素级边缘,再利用多项式拟合法提取亚像素边缘。4.研究了数字摄像机标定理论完成了刀具预调测量仪标定方法的设计,提出了一种适合本系统的标定模型。深入研究了调焦评价函数,并提出了一种基于边缘宽度的调焦评价方法。5.通过VC++软件技术解决了刀形实时显示、数据处理、仪器状态参数的保存并实现了刀具测量结果的简单管理以及测量报告的打印。通过软件技术实现了防止软件的非法拷贝。6.对刀具预调测量仪的误差来源进行了分析,并进行了必要的实验。