本文關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床視覺(jué)自動(dòng)對(duì)刀技術(shù)的研究

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【摘要】：隨著機(jī)床加工制造業(yè)的飛速發(fā)展,產(chǎn)品生產(chǎn)對(duì)機(jī)床加工精度的要求越來(lái)越高。對(duì)刀操作是機(jī)床零件加工的第一步,其精度與效率將直接影響后續(xù)產(chǎn)品的加工質(zhì)量。由于傳統(tǒng)的手工對(duì)刀受人為因素的影響,誤差大、效率低,而高精度的自動(dòng)對(duì)刀裝置主要依靠進(jìn)口,價(jià)格比較昂貴,為了解決這些問(wèn)題,本文在傳統(tǒng)機(jī)床對(duì)刀技術(shù)研究的基礎(chǔ)上,將機(jī)器視覺(jué)定位技術(shù)應(yīng)用到數(shù)控機(jī)床對(duì)刀領(lǐng)域,實(shí)現(xiàn)機(jī)床的視覺(jué)自動(dòng)對(duì)刀。首先,根據(jù)數(shù)控機(jī)床的對(duì)刀原理,對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行整體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),對(duì)硬件設(shè)備進(jìn)行參數(shù)的計(jì)算與選型,搭建了視覺(jué)自動(dòng)對(duì)刀的三自由度移動(dòng)的數(shù)控平臺(tái)。機(jī)床的運(yùn)動(dòng)控制方面采用DMC-2143運(yùn)動(dòng)控制器、磁柵傳感器,對(duì)交流伺服電機(jī)、機(jī)床的移動(dòng)部件構(gòu)成全閉環(huán)的數(shù)控伺服位置控制系統(tǒng),提高了數(shù)控機(jī)床運(yùn)動(dòng)控制的精度。其次,對(duì)系統(tǒng)中的兩個(gè)方向上的相機(jī)借助LabVIEW的視覺(jué)開(kāi)發(fā)模塊中Calibration Training工具以及Matlab腳本節(jié)點(diǎn),在建立的相機(jī)成像的非線性模型的基礎(chǔ)上,分別采用不同的方法對(duì)兩個(gè)方向上的相機(jī)進(jìn)行標(biāo)定,并求解相機(jī)的內(nèi)外參數(shù)矩陣,同時(shí)對(duì)獲取的工件圖像進(jìn)行數(shù)字圖像處理以及對(duì)刀點(diǎn)坐標(biāo)提取與對(duì)刀距離的計(jì)算,并對(duì)圖像處理中的算法進(jìn)行比較與改進(jìn),通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證選擇最優(yōu)的處理方案,從而提高對(duì)刀系統(tǒng)定位的精度與穩(wěn)定性。為了改善工件邊緣檢測(cè)的效果,本文在Canny算子的基礎(chǔ)上加以改進(jìn),融合圖像的形態(tài)學(xué)處理對(duì)工件輪廓進(jìn)行邊緣檢測(cè),在對(duì)刀點(diǎn)坐標(biāo)提取的算法中采用改進(jìn)的Hough變換算法分別對(duì)矩形工件和圓形工件的中心進(jìn)行坐標(biāo)的提取,降低了算法的復(fù)雜度,在刀尖到對(duì)刀點(diǎn)距離計(jì)算的算法中采用到點(diǎn)直線的距離的尋優(yōu)原理,來(lái)判斷刀具的刀尖,進(jìn)而確定對(duì)刀中刀具下降的距離,完成對(duì)刀點(diǎn)三維機(jī)床坐標(biāo)的提取。最后,以LabVIEW為軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái),開(kāi)發(fā)了數(shù)控機(jī)床自動(dòng)對(duì)刀的視覺(jué)定位軟件,在相機(jī)標(biāo)定的基礎(chǔ)上,利用視覺(jué)定位軟件算法,提取出工件對(duì)刀點(diǎn)的機(jī)床坐標(biāo),以及刀具的下降距離,經(jīng)上位機(jī)發(fā)送運(yùn)動(dòng)信息指令給運(yùn)動(dòng)控制器,由運(yùn)動(dòng)控制器控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作,調(diào)整機(jī)床三軸的移動(dòng)距離,完成數(shù)控機(jī)床工件的自動(dòng)對(duì)刀,提高了數(shù)控機(jī)床對(duì)刀技術(shù)的智能化和自動(dòng)化程度。經(jīng)過(guò)對(duì)系統(tǒng)的調(diào)試與自動(dòng)對(duì)刀實(shí)驗(yàn),該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠,采用開(kāi)發(fā)的自動(dòng)對(duì)刀系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)刀實(shí)驗(yàn),自動(dòng)對(duì)刀調(diào)整的時(shí)間只是手動(dòng)對(duì)刀時(shí)間的1/3左右,視覺(jué)自動(dòng)對(duì)刀的誤差在0.02mm之內(nèi),滿(mǎn)足實(shí)際機(jī)床加工的要求。
【學(xué)位授予單位】：上海工程技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TG659

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