CK6132加工工件表面纹理图像反应车刀磨损程度检测的设计
摘要：针对当前机械加工技术的发展，机械视觉系统的应用日益广泛，使用摄像机托架与床身分离的办法来消除振动对摄像机拍摄的影响，从而实现机械视觉系统与机床加工的结合，我的思路是设计并制作出了一种新的防振夹持装置。该机构结构简单，灵活，实用与大多数车床，制作方便，成本低，质量轻，能稳定地安装在机床上，且不对加工产生任何不便影响。支撑机构隔离了机床的振动，从而拍摄到比较清晰的图像，进而能够得到真实清晰的加工图片。通过对一些常用的减震机构的查阅和分析，参考机床照明灯万向节的结构，完成了整个机构的设计，并用CATIA制作出了支架数模结构，为实验制作该装置提供理论依据，以及方便对该装置进行改进。并在此机构基础上对加工工件表面纹理进行图片取样，通过对获得图像来分析刀具的磨损程度。
1绪论
1.1涉及领域的是车床刀具磨损图像分析
采用传统的车床加工时，车床操作者主要是通过观察工具表面形态的变化以便对刀具作出判断。对于现代机床加工而言不少停工时间归因于刀具的失效，并由此导致生产效率的降低和经济损失[1]。随着现在机械制造业的蓬勃发展以及计算机技术的逐渐成熟，常规的视觉观察中的不精确以及随机性大等问题逐渐凸现出来，成为制约现代制造业发展的障碍。因此加强对刀具磨损状态监控意义重大。并且随着现代社会的发展和现代制造业的进步，采用计算机代替人工对刀具状态进行监测的一些优点：监测结果直观,准确，可靠，数据化等会逐步凸现出其优势，可以预计，各类计算机视觉的刀具监测方法将会不断完善和提高，逐步成为具有良好实用性的刀具监测方法[2]。下面我就CK6132做出加工刀具磨损程度检测的改进方案。
文献[7] 基于马尔可夫随机场理论,建立了工件表面纹理图像的马尔可夫随机场纹理模型,并对工件表面纹理图像的特点进行了分析。在实验数据的基础上,对工件表面纹理图像的特征参数进行提取,提出采用相对距离作为刀具磨损程度的评价指标。指出三阶马尔可夫随机场能比较充分地反映工件表面纹理图像的特征。实验结果表明,基于马尔可夫随机场的工件表面纹理分析方法能够较好地适用于刀具状态监测势。文献[4] 在分析切削参数对工件表面纹理影响的基础上，提 出了运用纹理谱对工件表面纹理 图像进行描述 ，采用改进的纹理谱方法来进行工件表面纹理完整性的识别，并分析了不同切削参数对工件表面纹理质量识别的影响。实验结果表明，切削用量对工件表面纹理完整性的影响较大，即切削速度的影响最大，进给速度次之，切削深度的影响最小，且切削用量越大，纹理完整性就在更短的时间内发生显著变化 。文献[11] 本文对使用计算机视觉技术来监测工件表面粗糙度的变化操作问题进行了阐述。工件表面图像首先是用数码相机拍摄取表面图象,然后利用计算机提取表面特征，计算机网络利用自适应建模的方法建构特征之间的关系，表面的形状和实际的表面粗糙度的下一个变异操作。因此,通过摄像机的得到的表面纹理图像便可得到准确地预测工件地表面粗糙度。
总的来说机器视觉技术从20世纪50年代出现开始，一步一步的正在向前发展，并且现在正处在一个蓬勃发展的时期。近几十年来，其中制造业中利用视觉系统的非接触、速度快、精度合适，现场抗干扰能力强等突出优点使得机械视觉技术得到了广泛的应用。随着现代制造业和计算机系统的不断发展和完善,各类基于计算机的视觉的刀具状态监测方法将会不断完善和提高逐步成为具有良好实用性的刀具状态监测方法。
而将机器视觉应用于机械加工过程当中研究起始较晚，基本上始于20世纪80年代，而把摄像机与机床进行一体化的研究比较缓慢，目前主要采用的是摄像机与机床分离的方法，这种方法的缺点就摄像机支架结构庞大，不易实现机床与摄像机的融合，机械加工的方便性受到也极大地挑战。随着机床转速的提高和现代摄像机制造技术的不断提高，以及机床振动的控制，机床与摄像机的一体化显的越来越重要了，并且其可行性大大提高。近几十年来，在制造业中利用视觉系统的非接触、速度快、 精度合适、 现场抗干扰能力强等突出的优点，机器视觉技术得到了广泛的应用， 取得了巨大的经济与社会效益。
1.2本论文的目的及意义
本改进方案中，通过理论与实际相结合的方法设计并制作摄像机的夹具，机床与支撑架之间的减震机构，设计光源的电路结构并连接好线路，即是设计并制作出机械视觉系统。该机器视觉系统通过减震机构实现视觉与机床的结合。通过此系统不仅可以对刀具状态进行监测，更可以由此应用在机床上，以实现机器生产的自动化。并且将此技术应用于数控车床上，能使得数控车床准确的换刀时间得到准确的掌握。此外该机构具有造价低廉，结构简单，方便灵活的优点，这对视觉系统与数控车床的结合有相当重要的意义。有利于提高加工的精度以及刀具的耐用度，如此，既提高了生产率又降低了生产成本，取得巨大的经济与社会效益。我相信随着机械制造业的发展，机器视觉技术会一步一步地成熟，它必将会在未来的自动化生产中占有举足轻重的地位。
目 录
1绪论 1
1.1涉及领域的是车床刀具磨损图像分析 1
1.2本论文的目的及意义 2
2. 设计的总体方案和选择 3
2.1安装支架的基本要求 3
2.2结构整体构成 3
3．安装支架的具体的理论基础 4
3.1支架的联动 4
3.2支撑架的减震机构 5
3.3橡皮圈减震器和弹簧减震 6
3.3.1弹簧结构的选择 6
3.3.2弹簧参数的选择 6
3.3.3橡胶减震圈的选择 7
3.4摄像机的夹具的设计 7
3.5光源的夹具的设计 7
3.6光源的选型和颜色 9
3.6.1光源的选型的选择 9
3.6.2光源颜色的选择 11
3.7灯罩的灯光效果 11
3.8灯罩LED光源数目和线路设计 12
3.9单反镜头的选择 15
3.10摄像机的选择 16
参考文献 17
参考文献
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[2]. 《FA 工厂自动化用零件》米思米（中国）精密机械贸易有限公司,2011
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