【摘 要】
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随着现代制造业的飞速发展,高精度、高效率的对刀过程是数控机床自动化加工中的不可或缺的一部分,也是高质量精密机械加工的重要需求之一。目前,国内对自动化对刀关键技术的研究还处于起步阶段,高精度、高效率的自动化对刀技术也一直是国内数控装备研究领域的热点。视觉对刀是实现自动化对刀的重要手段之一,也是目前使用最广泛的对刀方法。目前,常用的视觉对刀方式多为二维对刀,可实现加工刀具在二维平面内的定位。但是,在一
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随着现代制造业的飞速发展,高精度、高效率的对刀过程是数控机床自动化加工中的不可或缺的一部分,也是高质量精密机械加工的重要需求之一。目前,国内对自动化对刀关键技术的研究还处于起步阶段,高精度、高效率的自动化对刀技术也一直是国内数控装备研究领域的热点。视觉对刀是实现自动化对刀的重要手段之一,也是目前使用最广泛的对刀方法。目前,常用的视觉对刀方式多为二维对刀,可实现加工刀具在二维平面内的定位。但是,在一些自动化高精度加工设备中,二维对刀已经很难满足刀具空间定位与刀具状态检测等复杂、高效的需求。三维视觉对刀是在二维对刀方法的基础上改进的高效、多功能对刀方式,可实现刀具参考点在三维空间坐标内的定位、刀具加工状态的实时观测以及刀具三维几何形状的测量等功能,近年来逐渐成为自动化对刀领域研究热点。本文在二维对刀方式的基础上设计了一种数控加工刀具三维对刀装置,将Pseudo Zernike moments高精度亚边缘检测算法改进并应用在对刀图像的边界提取中,实现了图像特征点的准确提取,应用该算法减小了图像定位带来的误差和提高了经坐标转换后的对刀精度,另外论文还进行了对铣削刀具磨损状态下对刀修正的研究,完成了铣刀磨损量的视觉检测。主要工作如下:（1）设计了一套双CCD视觉对刀系统,完成了硬件参数计算与选型,搭建了三自由度的数控加工与观测平台。（2）建立了视觉图像的像素坐标与数控机床工作坐标的标定模型,通过实验完成了相机高精度标定,实现了基于数控机床位置反馈的快速视觉标定。（3）改进了Pseudo Zernike moments图像亚边缘检测算法,实现了刀具和工件的亚像素坐标的提取,完成了刀具和工件上的特征点的检测,得到了对刀间隙在三个方向上偏差值。（4）完成了铣削刀具磨损状态的在线检测。通过图像去噪,区域生长等算法分离出刀具磨损区域,采用最小二乘法重建刀尖磨损区域边缘,实现了铣削刀具磨损量测量。本文的研究提高了数控加工视觉对刀的检测效率与对刀精度,促进了零部件加工质量的提升,并对自动化、智能化的高精度、高效率数控加工装备的研制与开发具有重要意义。
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