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安装于慢走丝电火花机床上嵌入式可视检测系统的验证和改进

作　者: 李享
导　师: 胡义华; Ivano Beltrami
学　校: 广东工业大学
专　业: 物理电子学
关键词: 电火花加工机床 CCD探头精确度稳定性
分类号: TP368.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

嵌入式可视检测系统(英文名称：Integrated Vision Unit,以下简称：IVU)是一种新型光电检测系统,可被安装在电火花加工机床上,并嵌入阿奇夏米尔公司的数控系统以用来实时观测放大后工件形貌以及进行精密测量。整个系统从初步的设计构思到后来成形为实体己经由瑞士阿奇夏米尔公司研发部在前期工作中完成,本文的主要工作就是提出改进和提升该系统检测精准度的方案,并对其结果进行验证。IVU系统的硬件部分由电荷耦合阵列探测器(英文名称：Charge Couple Device,简称：CCD)成像器件和发光二极管组成。CCD探头可在数控系统的控制下快速,精准的完成各种制定任务。发光二极管提供正面和背面两个方向的光,辅助测量。检测时CCD探头通过摄像的方式将工件表面情况传送到显示屏上,因此可以实时观测该检测系统的工作情况。本文通过对IVU系统精准度提高方法的研究,提出四步校准方法。校准后又从两方面来验证校准效果：一方面,我们设计了一组同样条件下的重复测量实验,实验结果主要对测量系统的稳定性做了验证；另一方面,又组织了一系列与不同类型检测仪器的对比实验,从而验证了校准后IVU的精准度。形貌扫描功能是研发后期为客户特别设计的一项功能,能够在不预先设定工件形貌的情况下对任意形状的部件进行扫描,并且能够在扫描完成后显示出与标准形貌对比分析的结果。这项功能提高了检测系统的灵活性,在实际使用过程中对客户会有很大帮助。为了验证这项功能的精确度和稳定性,本文设计了两部分实验：首先,将该功能与系统中其他功能相对比,从内部检验该功能与其他功能精准度一致性；其次,再将该功能与其他仪器中的相似功能相对比,从而确定该功能的精准度在实际使用中能否满足客户的需求。为了补充说明该功能在实际运用中的效果,本文还设计了形貌扫描功能在实际工件上作用的实验。本文在最后还提到了下一步研究的方向,即利用这项功能使得IVU不仅能观察和测量工件,还能计算出修正电火花加工机床电极丝加工路径的方案,进一步提高电火花加工机床加工精度。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-14
第一章绪论  14-25
  1.1 研究背景  14-16
  1.2 研究目的  16
  1.3 IVU系统结构和工作原理  16-18
  1.4 IVU系统的测量范围  18-20
  1.5 IVU系统的基本功能  20-25
    1.5.1 获取工件边缘  20-22
    1.5.2 圆孔的基本测量法  22-23
    1.5.3 圆弧的基本测量法  23
    1.5.4 轮廓扫描  23
    1.5.5 调整至最佳光强  23-24
    1.5.6 自动对焦  24
    1.5.7 Z轴上精确定位  24
    1.5.8 偏差补偿  24-25
第二章 IVU系统的校准及验证  25-39
  2.1 校准方法介绍  25-31
    2.1.1 整体校准常数  25-27
    2.1.2 Z轴零点位置校正  27-28
    2.1.3 CCD探头位置校准  28-30
    2.1.4 D值校准  30-31
  2.2 校准后IVU的稳定性和精确性的验证实验  31-33
  2.3 整体校准常数不受工作条件影响的验证实验  33-36
    2.3.1 工件间隙宽度与整体校准常数间关系  34-35
    2.3.2 工件厚度与整体校准常数间关系  35-36
  2.4 测试IVU系统功能实验  36-39
第三章 IVU系统与其他常用测量仪器的对比总结  39-49
  3.1 手动测量法  39-43
    3.1.1 投影仪  39-41
    3.1.2 高放大率CCD检测仪  41-43
    3.1.3 IVU手动测量  43
  3.2 自动测量法  43-47
    3.2.1 全自动非接触式光电检测仪  43-45
    3.2.2 IVU自动测量  45
    3.2.3 三坐标测量仪  45-47
  3.3 所有仪器性能对比总结  47-49
第四章轮廓扫描  49-55
  4.1 轮廓扫描工作原理  49-51
  4.2 内部检验  51-53
    4.2.1 轮廓扫描与圆孔检测功能对比实验  51-52
    4.2.2 轮廓扫描结果不会受起始方向不同影响  52-53
  4.3 IVU与OGP对比实验  53-54
  4.4 轮廓扫描实际应用举例  54-55
第五章实际应用  55-61
  5.1 准备最佳检测环境  55
  5.2 检验电蚀加工结果  55
  5.3 应用举例  55-58
  5.4 未来研究方向  58-61
结论  61-62
参考文献  62-65
攻读学位期间发表的论文  65
攻读学位期间参与的课题  65-67
致谢  67-68
附录一,电火花加工机床坐标轴及其夹角示意图  68-69
附录二数据分析公式定义  69

安装于慢走丝电火花机床上嵌入式可视检测系统的验证和改进

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