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

【摘要】：面對第四次工業(yè)革命,為推進我國從制造業(yè)大國向制造業(yè)強國的歷史性轉變,《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品質量和生產安全至關重要,研發(fā)一套CNC(數控機床)刀具工況集成視診系統(tǒng),對提高智能制造產業(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數控系統(tǒng),設計了一套CNC刀具工況集成視診系統(tǒng)。從嵌入式計算機系統(tǒng)、圖像采集裝置、照明裝置和CNC通信模塊4方面對硬件體系進行電路設計,并完成硬件實現與測試。按照下位機軟件、PROFIBUS-DP通信軟件、圖像處理軟件和數控系統(tǒng)集成軟件4部分對軟件體系進行研發(fā),并完成代碼編制和調試,包括實現了嵌入式操作系統(tǒng)的移植和燒寫、驅動編寫和應用軟件開發(fā),完成了PROFIBUS-DP從站程序開發(fā),完成了云主機圖像處理軟件的開發(fā)。通過在840D數控系統(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,實現了視診系統(tǒng)與數控系統(tǒng)的集成。通過實驗對比分析不同拓撲結構和算法的刀具工況辨識模型,驗證了本文設計的DNN模型的準確性和高效性。在HTM125600車銑復合加工中心進行了實驗,視診系統(tǒng)以功能模塊形式嵌入CNC的數控系統(tǒng)中,實驗結果表明:通過調用集成于數控系統(tǒng)的視診功能子程序成功實現刀具圖片的采集、圖像預處理、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.
【學位授予單位】：南昌大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TG659

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本文編號：1551436