發(fā)布時(shí)間：2018-03-01 09:55

  本文關(guān)鍵詞： CNC 刀具工況 視診系統(tǒng) 集成　出處：《南昌大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：面對第四次工業(yè)革命,為推進(jìn)我國從制造業(yè)大國向制造業(yè)強(qiáng)國的歷史性轉(zhuǎn)變,《中國制造2025》國家戰(zhàn)略對制造加工過程自動化、智能化提出了更高要求。切削過程刀具工況對產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)安全至關(guān)重要,研發(fā)一套CNC(數(shù)控機(jī)床)刀具工況集成視診系統(tǒng),對提高智能制造產(chǎn)業(yè)水平具有重要意義。以車削加工過程為研究對象,分析刀具磨損機(jī)理和形態(tài),研究了基于刀具主后刀面和刀尖輪廓的視診原理,包括圖像預(yù)處理方法,顏色、紋理和形狀的特征提取方法,以及基于momentum梯度下降法的DNN刀具工況分類模型。針對SINUMERIK 840D數(shù)控系統(tǒng),設(shè)計(jì)了一套CNC刀具工況集成視診系統(tǒng)。從嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、圖像采集裝置、照明裝置和CNC通信模塊4方面對硬件體系進(jìn)行電路設(shè)計(jì),并完成硬件實(shí)現(xiàn)與測試。按照下位機(jī)軟件、PROFIBUS-DP通信軟件、圖像處理軟件和數(shù)控系統(tǒng)集成軟件4部分對軟件體系進(jìn)行研發(fā),并完成代碼編制和調(diào)試,包括實(shí)現(xiàn)了嵌入式操作系統(tǒng)的移植和燒寫、驅(qū)動編寫和應(yīng)用軟件開發(fā),完成了PROFIBUS-DP從站程序開發(fā),完成了云主機(jī)圖像處理軟件的開發(fā)。通過在840D數(shù)控系統(tǒng)上開發(fā)視診功能M指令、完成M代碼的解碼及PROFIBUS-DP主站軟件的編寫,實(shí)現(xiàn)了視診系統(tǒng)與數(shù)控系統(tǒng)的集成。通過實(shí)驗(yàn)對比分析不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和算法的刀具工況辨識模型,驗(yàn)證了本文設(shè)計(jì)的DNN模型的準(zhǔn)確性和高效性。在HTM125600車銑復(fù)合加工中心進(jìn)行了實(shí)驗(yàn),視診系統(tǒng)以功能模塊形式嵌入CNC的數(shù)控系統(tǒng)中,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:通過調(diào)用集成于數(shù)控系統(tǒng)的視診功能子程序成功實(shí)現(xiàn)刀具圖片的采集、圖像預(yù)處理、特征提取和工況識別,證明了視診系統(tǒng)具備自動化和智能化的刀具工況監(jiān)測效果。
[Abstract]:In the face of the 4th Industrial Revolution, in order to promote the historic transformation from a large manufacturing country to a strong manufacturing country, the "made in China" national strategy automates the manufacturing process. Intelligent tool condition is very important to product quality and production safety. A CNC (NC machine tool) tool condition integrated inspection system is developed. It is of great significance to improve the level of intelligent manufacturing industry. Taking turning process as the research object, this paper analyzes the mechanism and shape of tool wear, and studies the principle of visual diagnosis based on the main and rear cutter face and the contour of cutter tip, including the method of image preprocessing. The feature extraction method of color, texture and shape, as well as the classification model of DNN cutting tool condition based on momentum gradient descent method. Aiming at SINUMERIK 840D numerical control system, a set of CNC tool operating condition integrated visual diagnosis system is designed. Four aspects of image acquisition device, lighting device and CNC communication module are designed, and hardware realization and test are completed. According to the software of lower computer, PROFIBUS-DP communication software, Four parts of image processing software and NC system integration software research and development of software system, and complete the code preparation and debugging, including the implementation of embedded operating system transplantation and burning, driver writing and application software development, The PROFIBUS-DP slave station program is developed, and the image processing software of cloud host is developed. By developing the M instruction of visual diagnosis function on 840D NC system, the decoding of M code and the compiling of PROFIBUS-DP master station software are accomplished. The integration of visual diagnosis system and numerical control system is realized, and the tool condition identification model of different topologies and algorithms is compared and analyzed through experiments. The accuracy and efficiency of the DNN model designed in this paper are verified. The experiment is carried out in the HTM125600 turn-milling compound machining center. The inspection and diagnosis system is embedded in the NC system of CNC in the form of function module. The experimental results show that the tool image collection, image preprocessing, feature extraction and condition recognition are successfully realized by calling the subprogram of the inspection function integrated in the NC system. It is proved that the inspection system has automatic and intelligent tool condition monitoring effect.
【學(xué)位授予單位】：南昌大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TG659

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 國文;抗菌刀具材料[J];金屬功能材料;2000年03期

2 楊平;淺談刀具磨損與刀具的使用壽命[J];重慶職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào);2005年04期

3 李國富;;刀具材料的合理選擇[J];科技資訊;2006年16期

4 單清亮;;論未來刀具材料的發(fā)展方向[J];黑龍江科技信息;2008年23期

5 ;刀具材料發(fā)展簡史[J];超硬材料工程;2009年01期

6 ;擴(kuò)、鉸聯(lián)合刀具[J];機(jī)床與工具;1956年18期

7 朱世和，高東;刀具配置的逐層優(yōu)化方法研究[J];中國機(jī)械工程;1995年S1期

8 朱世和，高東;實(shí)現(xiàn)刀具優(yōu)化配置的方法研究[J];組合機(jī)床與自動化加工技術(shù);1995年04期

9 趙秋榮;不同刀具材料的基本性能與評價(jià)[J];華北工學(xué)院學(xué)報(bào);1995年01期

10 袁人煒,陳明;高速切削加工中刀具材料的選用[J];機(jī)械工程師;2000年02期

相關(guān)會議論文 前10條

1 梁道宇;李炳新;;中國刀具歷史發(fā)展簡論[A];九省二區(qū)第三屆泛珠三角先進(jìn)制造論壇論文集[C];2006年

2 李友生;鄧建新;石磊;;加工鈦合金刀具材料的抗氧化性能研究[A];《硅酸鹽學(xué)報(bào)》創(chuàng)刊50周年暨中國硅酸鹽學(xué)會2007年學(xué)術(shù)年會論文摘要集[C];2007年

3 張慶;;刀具材料的應(yīng)用和發(fā)展[A];第十五屆華東地區(qū)熱處理年會暨華東地區(qū)熱處理年會三十周年紀(jì)念活動論文摘要集[C];2006年

4 閆利平;;淺析刀具磨損[A];第十五屆全國汽車檢測技術(shù)年會論文集[C];2011年

5 劉戰(zhàn)強(qiáng);王遵彤;萬熠;艾興;;基于實(shí)例推理的刀具材料選擇系統(tǒng)的研究[A];制造業(yè)與未來中國——2002年中國機(jī)械工程學(xué)會年會論文集[C];2002年

6 鄧建新;曹同坤;艾興;;自潤滑刀具的設(shè)計(jì)及其減摩機(jī)理研究[A];2005年中國機(jī)械工程學(xué)會年會論文集[C];2005年

7 張曉饒;梁鑫;;提高油田井下鉆銑刀具效率及壽命的研究[A];2010全國機(jī)械裝備先進(jìn)制造技術(shù)(廣州)高峰論壇論文匯編[C];2010年

8 黃傳真;徐立強(qiáng);王隨蓮;劉增文;;金屬陶瓷刀具材料晶粒生長模型[A];2005年中國機(jī)械工程學(xué)會年會論文集[C];2005年

9 戚正風(fēng);任瑞銘;;國內(nèi)外刀具材料發(fā)展現(xiàn)狀[A];第九次全國熱處理大會論文集（一）[C];2007年

10 韓建華;宦鴻信;劉植群;;刀具鍍膜的進(jìn)展與對策[A];上海市真空學(xué)會成立20周年暨第九屆學(xué)術(shù)年會論文集[C];2005年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 劉峰;國產(chǎn)刀具要在高和專上下功夫[N];消費(fèi)日報(bào);2006年

2 本報(bào)記者 楊明;龍頭企業(yè)喪失話語權(quán) 刀具行業(yè)誰主沉��？[N];中國工業(yè)報(bào);2005年

3 ;高效刀具：現(xiàn)代制造的另一個(gè)話語權(quán)[N];機(jī)電商報(bào);2005年

4 本報(bào)記者 楊紅英;面對金融危機(jī) 國產(chǎn)刀具行業(yè)應(yīng)看到機(jī)遇[N];中國工業(yè)報(bào);2008年

5 本報(bào)記者 賀延芳;“洋刀”搶灘,刀具大國如何鍛造中國“寶刀”？[N];中國知識產(chǎn)權(quán)報(bào);2012年

6 劉戰(zhàn)強(qiáng) 作者系山東大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院教授、博導(dǎo);我們需要什么樣的刀具人才[N];機(jī)電商報(bào);2005年

7 林朝平;應(yīng)大力推廣綠色刀具[N];中國工業(yè)報(bào);2003年

8 張麗娜;洋刀霍霍中國刀企還要磨刀幾回？[N];消費(fèi)日報(bào);2006年

9 炳楨;加快刀具關(guān)鍵技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用[N];中國工業(yè)報(bào);2003年

10 太原東山煤礦有限責(zé)任公司 王志榮;自潤滑刀具材料研究[N];山西科技報(bào);2006年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 劉欣;表面微織構(gòu)WC-10Ni_3Al刀具切削Ti6Al4V的磨損特性研究[D];華南理工大學(xué);2015年

2 郭宏;面向制造的刀具資源數(shù)據(jù)服務(wù)研究[D];北京理工大學(xué);2015年

3 馬利平;微細(xì)刀具脈沖磁場強(qiáng)化處理方法及機(jī)理研究[D];北京理工大學(xué);2015年

4 兀偉;納米刃口刀具制備及切削機(jī)理的研究[D];天津大學(xué);2014年

5 范夢超;非圓球頭整體銑刀刃形設(shè)計(jì)制造及其刀具路徑生成算法[D];哈爾濱理工大學(xué);2016年

6 丁志;粉末冶金材料高速切削加工性能研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2016年

7 徐衛(wèi)剛;變速箱齒輪自動生產(chǎn)線的刀具更換決策方法研究[D];重慶大學(xué);2016年

8 高宏力;切削加工過程中刀具磨損的智能監(jiān)測技術(shù)研究[D];西南交通大學(xué);2005年

9 王蘇安;面向全壽命周期管理的刀具直接標(biāo)識與信息追蹤技術(shù)研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2007年

10 宋文龍;微池自潤滑刀具的研究[D];山東大學(xué);2010年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 胡偉;CNC刀具工況集成視診系統(tǒng)[D];南昌大學(xué);2017年

2 江詠平;基于跨尺度的切削鈦合金刀具磨損機(jī)理研究[D];天津理工大學(xué);2015年

3 錢德成;基于MES的刀具選擇優(yōu)化及管理系統(tǒng)研究與開發(fā)[D];江南大學(xué);2015年

4 崔洪胤;微織構(gòu)刀具骨切削過程的仿真和試驗(yàn)研究[D];天津理工大學(xué);2015年

5 于東民;玻璃纖維/碳纖維芳綸紙蜂窩板銑削實(shí)驗(yàn)研究[D];集美大學(xué);2015年

6 王文凱;軸向車銑鈦合金刀具磨損機(jī)理的研究[D];沈陽理工大學(xué);2015年

7 黃亮;模具鋼金剛石切削時(shí)冷卻潤滑條件對刀具磨損影響的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

8 彭鑫榮;刀具材料及切削參數(shù)對木材切削表面質(zhì)量影響研究[D];南京林業(yè)大學(xué);2015年

9 陳碧沖;微織構(gòu)刀具的設(shè)計(jì)與切削性能試驗(yàn)研究[D];北京理工大學(xué);2015年

10 劉豐文;刀具全生命周期信息管理技術(shù)研究[D];大連理工大學(xué);2015年

，

本文編號：1551436