刀库及自动换刀装置(Automatic Tool Changer, ATC)是加工中心的重要功能部件,也是加工中心的故障多发部位。因此,研究刀库及ATC的可靠性技术对提高加工中心的可靠性具有重要意义。刀库及ATC故障的发生通常是一个从量变到质变的渐进过程,在该过程中通常伴随某些性能参数(如振动、噪声和定位精度等)的变化。鉴于此,本文研发了一套面向可靠性的链式刀库及ATC性能测试系统,旨在为基于性能参数变化的可靠性增长技术提供测试基础。论文首先从分析链式刀库及ATC工作原理和动作特点入手,进行了面向可靠性的链式刀库及ATC性能测试系统需求分析,确定了机械手运动学特性、刀库定位误差、导刀过程的振动和刀库运行噪声等性能测试项目。其次,详细论述了各测试分系统的工作原理。结合光敏位置探测器的特点和双目视觉测量原理,研发了一种基于PSD的对空间运动目标点光源的空间位置进行测量的装置,并将其应用在ATC机械手的角位移和轴向位移测试中。基于一维边缘提取算法,研究了用于刀库定位误差测量的单目视觉测量方法。探索了使用无线加速度传感器、压电式振动传感器和声压传感器分别对机械手的运动加速度、导刀过程的振动及刀库的噪声声压等级等性能参数进行测试的方法。再次,在完成链式刀库及ATC性能测试系统硬件搭建的基础上,基于LabVIEW图形化编程平台开发了相应的测试控制软件,实现了对信号进行采样、数值运算、数据保存及测试报告生成等功能。最后,将该系统在大连高金数控集团生产的链式刀库及ATC上进行了性能测试并分析了实验数据,实验验证了所研发的刀库及ATC性能测试系统的可行性。通过合理地拟定测试时间间隔和性能参数变化的阈值,使用该系统对刀库及ATC进行多项性能参数检测,当性能参数劣化到某种程度时及时进行维修,可有效预防故障的发生,避免或减少故障造成的损失,从而提高刀库及ATC的可靠性。