原创《在线检测和补偿功能在数字化曲线磨床中应用》：本论文可用于磨床论文范文参考下载，磨床相关论文写作参考研究。
摘 要：文章介绍了一种基于机器视觉的工件质量在线检测和补偿方法,该技术应用于数字化曲线磨床上,是对传统光学曲线磨床的技术变革.主要分析了基于机器视觉的在线检测技术和在线补偿技术在数字化曲线磨床的应用,介绍了图像采集和处理系统的构成原理,在线补偿的原理和方法,通过以上技术的开发和实施,可以实现工件曲线轮廓的数字化磨削加工,提高了曲线加工的自动化水平.
关键词：曲线磨床；检测；补偿；数字化
中图分类号：TG580.2 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）21-0040-02
1 机床的基本原理
MD9040型数字化曲线磨床由精密回转工作台,砂轮架和滑座等组成；曲线磨床的结构如图1所示.机床设计有六个伺服轴,均带有插补联动功能,机床集成的图像检测系统用于加工过程曲线轮廓的跟踪测量.数控系统采用开发式结构,集成了图像处理等功能.根据加工需要机床还可以扩展到八轴,可用于模具、成型刀具等各种复杂曲线轮廓类零件的精密磨削.
机床主机为全封闭结构,并配有吸尘和冷却系统、空气平衡系统、刹车装置等,组成辅机部分.
要实现对加工过程的监测,需要将CCD检测系统的采样装置始终对着加工区域,而且为了保证检测图像处理的可靠性和准确性,需将CCD检测系统的检测位置和工件运动或砂轮运动在垂直面上的固定.
在该机床上,采用CCD检测系统的检测位置和砂轮运动在垂直面上的固定.即机床的结构布局为CCD检测系统检测的光轴线和砂轮的中心水平截面上砂轮圆弧的中心线同轴,为了保证加工中不出现工件和砂轮的干涉问题,又将工作台回转的中心线和砂轮中心水平截面上砂轮圆弧的中心线同轴.
最终,该机床形成CCD检测系统检测的光轴线、砂轮中心水平截面上砂轮圆弧的中心线、工作台回转的中心线三线同轴.机器视觉和数控系统的高度集成使图像的分析处理结果能直接反馈给数控的运动控制,使该机床最终能在加工过程中,实现实时检测和实时补偿.
2 基本结构和规格参数
精密十字回转工作台主要有十字拖板组、回转拖板组（回转拖板及回转拖板座）等组成,工作台既有纵、横向运动功能,又有回转运动功能.
其中纵向运动轴为数控控制X轴、横向运动轴为数控控制Y轴、回转运行轴为数控控制C轴.在机床的平面曲线磨削方式中,工作台的X、Y、C轴均被设定为数控联动轴,其中X、Y轴设为数控插补轴.纵、横向拖板组的导轨均采用直线滚动导轨副,回转拖板采用镶钢式滑动导轨.
工作台的回转拖板位于十字拖板的下方,工作台面的回转可改变工件和砂轮旋转轴的夹角,在曲线轨迹连续加工的过程中可在一定的角度范围内避免砂轮和工件的干涉现象.即在加工过程中,实现砂轮磨削的法向跟踪功能.
可作多轴向运动的砂轮架机架主要有砂轮架、砂轮架滑座等组成.砂轮架上具有滑板上下往复运动及绕两水平轴回转等功能.砂轮架滑座为十字拖板组,具有纵、横向运动功能.
其中纵向运动轴为数控控制U轴、横向运动轴为数控控制V轴、上下垂直运动轴为数控控制Z轴,滑板回绕U轴、V轴转动均为人工控制轴.
在机床的平面曲线磨削方式中,砂轮架机架的Z、U、V轴均被设定为数控联动轴.滑板上下往复导轨及砂轮架滑座拖板导轨均采用直线滚动导轨副.砂轮架滑板实现了往复行程和往复速度的自动控制.滑板可绕U轴、V轴回转,可加工刀具后角及模具拔模斜度.
X、Y、U、V、C轴的传动,均由伺服电机经联轴器直拖滚珠丝杠带动拖板完成,以提高运行的刚度和精度.C轴回转拖板是由伺服电机经联轴器直拖蜗杆,再由蜗杆带动涡轮执行.
Z轴运动由直线电机驱动,该机床是国内首次通过直线电机控制砂轮的上下往复运动.
由于采用直线电机,无需传动装置,因此无磨损,无需维修,替代了传统的复杂运动机构.采用直线电机,传动结构简化,同时也使滑板的运动行程和运动速度都得到数控控制.
机床的技术参数,见表1.
3 基于机器视觉的在线检测和动态补偿
CCD检测系统的检测原理如图2所示.
CCD摄像机安装在工件的上方,和环形光源、调焦镜头一起构成了光学测量系统,光学系统的空间位置设计可调,在磨削过程中,CCD将接受控制系统的指令,完成工件轮廓图像的数据采集、处理,并和计算机中的理论加工轮廓数据进行比较,分析加工误差,为实现动态误差补偿提供条件.
CCD的像素点为640×480个,物镜放大倍率为1.3倍,经计算机对图像作灰度处理和细分处理.目前,CCD系统的检测分辩率直线小于0.002 mm、圆弧达到0.003 mm.如增加CCD装置的像素点,提高物镜放大倍率及改善照明效果,CCD系统可获得更高的检测结果.
该机床在零件加工过程中,CCD实时监控零件的加工轮廓,将采集获得的轮廓信息经预处理后,通过图像软件进行特征处理和分析,将工件的实际轮廓图像和理论轮廓图像进行比较,并通过预先建立的数学模型和算法实时计算加工误差.
第一步判断加工轨迹在设定的精度加工范围内否,在设定的精度加工范围内,为加工正确和合格,则继续加工,过或不到设定的精度加工范围,则说明加工出现偏差,需要进行加工补偿.
第二步判别加工偏差的方向和偏移量,给出结果.
第三步对数控发出修整补偿指令,使机床在原加工的轨迹上叠加修整补偿量.实现了在加工过程中的实时检测和实时补偿的功能.
机床采用了自主开发的开放式数控系统,采用了基于PC的八轴运动控制卡,由于其开发性,在上位机中可以集成加工过程中的图像采集和图像处理功能,并通过设计获得良好的人际界面,使系统的可操作性大大增强,同时,利用PC的开发平台也为后续数控机床的网络化监控创造了条件.
4 机床不同加工功能的实现
机床数控系统能实现八轴控制,可根据的不同加工要求对数控轴进行不同的组合,最多可设定任意六轴联动,及可设定任意两轴联动（该机床可扩展为设定任意三轴联动）,从而实现不同的加工功能.不同加工功能的实现方法见表2.
5 结 语
本文首先简要介绍了MD9040数字化曲线磨床的基本原理、结构和关键技术参数,在此基础上分析了在线检测和在线补偿的原理和及其在数字化曲线磨床上的应用方法,最后介绍了机床不同加工功能的实现方法.
实践表明,将机器视觉技术用于轮廓曲线磨削质量的在线检测,可以实现工件曲线轮廓加工误差的自动化检测,并能进一步实现加工误差的动态补偿,实现数字化的曲线磨削加工,提高曲线加工的自动化水平.
参考文献：
[1] 解斌,许黎明,杨子琦,等.数字化曲线磨削中的干涉避让仿真和实验研究[J].机械制造,2014,（595）.
[2] 解斌,许黎明,赖小平,等.基于阈值分割和Zernike正交矩的曲线磨削边缘检测方法[J].机械制造,2014,（599）.
磨床论文参考资料：
结论：在线检测和补偿功能在数字化曲线磨床中应用为大学硕士与本科磨床毕业论文开题报告范文和相关优秀学术职称论文参考文献资料下载，关于免费教你怎么写万能刀具磨床方面论文范文。
