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气动打标机字模优化与定位定向技术研究

作　者: 傅军亮
导　师: 陆国栋
学　校: 浙江大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 气动打标机字模载体字形定位定向图像轮廓
分类号: TB486
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 40次
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内容摘要

目前在众多为产品记上标号的打标机类型中,增强式气动字模打标机因其打标效率较高,打标字体清晰的优点,国内外机床厂家将它作为重点发展的对象。打标字模强度高,打标字迹清晰,打标效率高是打标机开发时的重点考虑对象,对打标机发展具有重要意义。本文在概述字模式气动打标机国内外的研究现状后,提出了提高字模结构强度,改善字形磨损,控制打标头定向定位三方面的优化策略。针对字模断裂及折弯,提出了基于LS-DYNA仿真平台重现字模出现断裂及折弯,从应力分布与材料特性的比较得出原先的字模结构及打标过程有缺陷的结论。针对字模本身的结构,从仿真应力分布结果及材料特性的角度,给予了优化,并再次在LS-DYNA环境里进行仿真,以验证结果的正确性。针对字形磨损,建立了字形嵌入钢瓶的动力学模型,从打标能量,字形角度,打标深度建立了数学函数,结合打标深度经验公式重新优化了字形角度、打标能量,并对每个字形进行了打标深度验证。针对打标时同一个字体深浅不一,提出基于CCD图像轮廓,结合打标机与机床的相对位置,开发出打标头定向定位技术。一方面,针对钢瓶打标处为曲面,而字模则是平面,提出了法向垂直打标的思路；另一方面,针对钢瓶打标处由于各种原因会有缺陷,不适合打标,提出缺陷避免打标。最后,基于上述工作,铸造出优化后的字模,包括字模载体与字形；结合机床控制系统及伺服机构,开发出打标头定位定向控制模块；实现CCD摄像头的安装,图像轮廓提取及相对位置的空间模型的建立。最后,验证了开发出的技术对打标效果的提升。

全文目录

致谢  5-6
摘要  6-7
ABSTRACT  7-11
第一章绪论  11-25
  1.1 论文研究背景  11-14
  1.2 课题国内外研究现状及发展方向  14-20
    1.2.1 碰撞仿真技术研究现状  14
    1.2.2 字形动力学模型及材料研究现状  14-16
    1.2.3 打标头定位定向技术研究现状  16-20
    1.2.4 打标部位优化方向  20
  1.3 论文研究内容及结构框架  20-24
    1.3.1 研究内容  20-23
    1.3.2 论文结构  23-24
  1.4 本章小节  24-25
第二章打标头字模载体断裂分析及优化  25-38
  2.1 引言  25-26
  2.2 基于LS-DYNA的字模载体断裂仿真分析  26-30
    2.2.1 有限元与ls-dyna有限元软件概述  26-27
    2.2.2 ls-dyna分析步骤  27-28
    2.2.3 打标过程的ls-dyna动态仿真  28-30
  2.3 字模载体变形及断裂原因分析  30-34
    2.3.1 字模载体定位处变形分析  31-32
    2.3.2 字模载体断裂历程分析  32-34
  2.4 字模载体结构设计优化及验证  34-37
    2.4.1 字模载体结构优化设计  34
    2.4.2 字模载体各处应力验证  34-37
  2.5 本章小节  37-38
第三章打标头字形磨损分析及优化  38-45
  3.1 引言  38-39
  3.2 字形嵌入钢瓶的动力学模型  39-41
  3.3 基于动力学模型的字形优化  41
  3.4 基于材料的字形耐磨性优化  41-43
    3.4.1 加钛对字模耐磨性的改善  42-43
    3.4.2 热处理对字模耐磨性的改善  43
  3.5 优化后字形效果验证  43-44
  3.6 本章小结  44-45
第四章全自动打标头定向定位技术  45-64
  4.1 引言  45-46
  4.2 全自动定向定位技术框架  46-47
  4.3 交互式迭代图像轮廓提取技术  47-52
  4.4 基于轴向轮廓的打标头自动定向技术开发  52-56
    4.4.1 基于轴向轮廓的打标头自动定向技术原理  52-53
    4.4.2 基于轴向轮廓的打标头自动定向技术实现  53-56
  4.5 基于缺陷轮廓的打标头自动定位技术开发  56-63
    4.5.1 基于缺陷轮廓的钢瓶自动定位原理  56-57
    4.5.2 基于缺陷轮廓的打标头自动定向实现  57-63
  4.6 本章小结  63-64
第五章打标头字模及定位定向技术试验  64-71
  5.1 引言  64
  5.2 字模与字形的优化实现  64-66
  5.3 打标头定向定位功能实现  66-69
    5.3.1 打标头定向定位软件实现  66
    5.3.2 打标头定向定位技术验证  66-69
  5.4 打标机整体布置及打标效果验证  69-70
  5.5 本章小结  70-71
第六章总结与展望  71-73
  6.1 全文总结  71-72
  6.2 未来工作的展望  72-73
参考文献  73-75

气动打标机字模优化与定位定向技术研究

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