图像式刀具预调仪测控系统的设计

论文摘要

随着机械加工企业对零件加工精度的要求越来越高,用于数控机床和加工中心的刀具的精度要求的同步增高使得测量刀具参数的刀具预调仪也开始得到广泛使用,刀具预调仪的性能和效率成为企业所关注的影响加工重点。本文研究内容是图像式刀具预调仪的测控系统,主要进行了如下四部分工作:一是在研究了国内外产品及技术资料的基础上,分析了刀具预调仪控制系统的工作任务和性能要求,并选择合适的运动控制器和电动机等硬件,构建了符合性能要求的控制系统。二是在学习了图像处理理论的基础上,分析了刀具预调仪的测量系统的工作任务和性能要求,选择了合适的图像传感器,建立了有效的图像处理算法,并通过高效的编程平台实现了符合要求的测量系统。三是在分析刀具预调仪的整体性能的基础上,提出和设计了更好地配合测控系统完成测量任务的辅助设备。四是在分析该课题的测控系统任务和数据处理中,利用多传感器数据融合理论,分析和建立了数据处理流程,为运动控制器的编程实现功能提供理论指导。本课题研究的价值在于紧跟国外先进的机械装备制造业发展趋势,发展具有我国自主知识产权的图像式刀具预调仪及测控系统,满足国内设计和制造高性能和低成本的图像式刀具预调仪的需求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景、目的及意义
• 1.2 国外研究现状
• 1.3 国内研究现状
• 1.4 本文研究内容和相关工作
• 1.5 本章小结
• 第二章 刀具预调仪测控系统方案设计
• 2.1 运动控制系统设计
• 2.2 测量系统设计
• 2.3 辅助系统设计
• 2.3.1 光源
• 2.3.2 测量参数的保存
• 2.4 测控系统总体结构设计
• 2.5 本章小结
• 第三章 刀具预调仪运动控制系统设计
• 3.1 运动机构设计
• 3.1.1 步进电机的选择
• 3.1.2 步进电机的驱动器
• 3.1.3 联轴器选用
• 3.2 运动控制器设计
• 3.2.1 芯片的硬件资源介绍
• 3.2.2 C8051F340 主要性能部件简介
• 3.3 位置检测光栅选用
• 3.4 运动控制系统整体分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 刀具预调仪测量系统设计
• 4.1 图像传感器选择
• 4.1.1 图像采集理论
• 4.1.2 图像传感器型号的确定
• 4.2 图像测量系统标定
• 4.3 图像处理方法和实现
• 4.3.1 图像处理的流程
• 4.3.2 亚像素理论
• 4.3.3 亚像素的应用
• 4.4 测量软件开发平台
• 4.4.1 LabVIEW 的编程环境
• 4.4.2 图像采集与LabVIEW
• 4.5 本章小结
• 第五章 测控系统数据处理
• 5.1 数据融合技术
• 5.2 数据融合技术运用
• 5.3 本章小结
• 第六章 刀具预调仪辅助系统
• 6.1 可变光源
• 6.1.1 光源对测量的影响的分析
• 6.1.2 光源的设计
• 6.2 上位机和运动控制器通讯
• 6.2.1 运动控制器的USB
• 6.2.2 上位机的USB
• 6.3 测量数据存储和打印
• 6.4 本章小结
• 第七章 测控系统误差分析
• 7.1 误差来源
• 7.2 系统误差解决
• 7.3 本章小结
• 第八章 结论与展望
• 8.1 结论
• 8.2 问题与展望
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢
• 参考文献