伴隨著機械加工技術的不斷發(fā)展,在航空航天、汽車、精密儀器等高科技領域?qū)α慵募庸ぞ忍岢隽烁叩囊�。在機械加工過程中刀具磨損是影響零件加工精度的主要影響因素之一,因此開展在機監(jiān)測刀具磨損情況保證零件的加工質(zhì)量的研究具有較高的實用性和社會經(jīng)濟價值。首先,通過分析刀具磨損機理和刀具刃口輪廓變化,制定刀具刃口磨損在機檢測系統(tǒng)的硬、軟件設計方案,再根據(jù)系統(tǒng)的需求對各硬件進行選擇,并合理劃分軟件的結(jié)構(gòu),針對軟件內(nèi)的數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理及磨損量計算模塊和工控機-機床通訊模塊進行設計與實現(xiàn)。其次,研究基于線結(jié)構(gòu)光的三維相機動態(tài)采集原理,設計針對立銑刀側(cè)刃刃口形貌數(shù)據(jù)的采集方式,規(guī)劃刀具刃口與三維相機相對采集路徑。根據(jù)采集路徑中主軸攜帶刀具運動的控制任務,推導機床運動控制相關參數(shù)的計算公式。采用光電開關對切削刃采集基準進行定位信號檢測,實現(xiàn)立銑刀側(cè)刃形貌數(shù)據(jù)的在機采集。再次,通過分析基于線結(jié)構(gòu)光的三維相機采集的刀具刃口截面輪廓數(shù)據(jù)特征,首先對其進行平滑、去噪處理,再使用差分曲率和K近鄰算法,根據(jù)數(shù)據(jù)離散點曲率將數(shù)據(jù)有效分類。根據(jù)分類后的數(shù)據(jù)特征,將采集出的刀具刃口磨損的輪廓數(shù)據(jù)與未磨損的輪廓數(shù)據(jù)統(tǒng)... 

【文章來源】：哈爾濱理工大學黑龍江省

【文章頁數(shù)】：89 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究目的及意義
    1.2 相關領域國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 基于圖像技術的刀具磨損檢測研究現(xiàn)狀
        1.2.2 三維測量技術研究現(xiàn)狀
        1.2.3 開放式數(shù)控系統(tǒng)研究現(xiàn)狀
    1.3 課題來源及主要研究內(nèi)容
        1.3.1 課題來源
        1.3.2 本文研究的主要內(nèi)容
第2章 刀具磨損機理分析及在機檢測系統(tǒng)設計
    2.1 刀具磨損機理分析
        2.1.1 刀具的主要磨損形式
        2.1.2 刀具磨損過程及磨鈍標準
        2.1.3 銑削過程中刀具磨損的特點
    2.2 檢測系統(tǒng)硬件方案的設計
        2.2.1 硬件方案確定
        2.2.2 硬件部分與數(shù)控加工中心的集成
    2.3 檢測系統(tǒng)軟件方案的設計
        2.3.1 軟件方案設計概述
        2.3.2 刀具刃口輪廓數(shù)據(jù)采集模塊設計
        2.3.3 數(shù)據(jù)處理及磨損量計算模塊設計
        2.3.4 工控機-機床通訊模塊設計
    2.4 本章小結(jié)
第3章 立銑刀側(cè)刃刃口數(shù)據(jù)在機采集方法及實現(xiàn)
    3.1 立銑刀側(cè)刃刃口磨損在機檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及原理
    3.2 立銑刀側(cè)刃刃口形貌數(shù)據(jù)采集方法
        3.2.1 基于線結(jié)構(gòu)光的三維相機動態(tài)采集原理
        3.2.2 相機校準與曝光值調(diào)節(jié)
        3.2.3 基于線結(jié)構(gòu)光三維相機的刀具刃口輪廓數(shù)據(jù)采集
    3.3 立銑刀側(cè)刃刃口輪廓數(shù)據(jù)在機動態(tài)采集
        3.3.1 刀具刃口數(shù)據(jù)在機采集路徑規(guī)劃
        3.3.2 刀具刃口數(shù)據(jù)在機采集定位與控制
        3.3.3 信號采集與控制程序驗證
    3.4 本章小結(jié)
第4章 刀具刃口輪廓數(shù)據(jù)處理與磨損量計算方法
    4.1 刀具刃口輪廓數(shù)據(jù)預處理
        4.1.1 刀具刃口輪廓數(shù)據(jù)特征
        4.1.2 移動最小二乘法
        4.1.3 刀具刃口輪廓數(shù)據(jù)平滑處理
    4.2 基于曲率的離散點聚類分析及磨損量計算坐標系建立
        4.2.1 基于差分曲率法的離散點曲率估算
        4.2.2 基于K近鄰算法離散點聚類
        4.2.3 刀具刃口磨損量計算的坐標系建立
    4.3 刀具刃口磨損量計算方法
        4.3.1 鈍圓半徑計算方法
        4.3.2 VB值計算方法
        4.3.3 磨損體積計算方法
    4.4 算法驗證及結(jié)果分析
    4.5 本章小結(jié)
第5章 刀具刃口磨損在機檢測系統(tǒng)實現(xiàn)與測試分析
    5.1 刀具刃口磨損在機檢測系統(tǒng)實現(xiàn)
        5.1.1 基于SERCOS通訊協(xié)議的開放式數(shù)控系統(tǒng)
        5.1.2 刀具刃口磨損在機檢測進程實現(xiàn)
    5.2 刀具刃口磨損在機檢測系統(tǒng)的實驗測試
        5.2.1 實驗設備搭建
        5.2.2 刀具刃口磨損在機檢測系統(tǒng)現(xiàn)場測試
    5.3 測試系統(tǒng)誤差分析
        5.3.1 系統(tǒng)誤差來源
        5.3.2 提高系統(tǒng)精度方法
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
攻讀學位期間發(fā)表的學術論文及其他成果
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
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[5]智能制造——“中國制造2025”的主攻方向[J]. 周濟.  中國機械工程. 2015(17)
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博士論文
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碩士論文
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[2]開放式數(shù)控系統(tǒng)在線碰撞檢測功能的研究與實現(xiàn)[D]. 李會子.哈爾濱工程大學 2017
[3]基于偽隨機編碼結(jié)構(gòu)光的三維重建技術研究[D]. 劉芳芳.哈爾濱工業(yè)大學 2015
[4]基于計算機視覺刀具磨損檢測技術及系統(tǒng)[D]. 易鑫.南昌航空大學 2014
[5]基于投影結(jié)構(gòu)光法實現(xiàn)動態(tài)目標的三維重構(gòu)[D]. 劉子華.大連理工大學 2012
[6]基于計算機視覺的刀具磨損檢測技術的研究[D]. 譚延凱.沈陽理工大學 2011



本文編號：2947580