数控加工中心在机检测系统

论文摘要

数控机床的发展水平对于我国重工业的发展起着至关重要的作用,对数控机床在机检测的研究有着非常重要的意义。目前,国内机床在机检测技术的研究与应用与国外还存在较大差距。本文以立式数控加工中心为研究平台,研究在机检测技术,为其他数控机床在机检测技术的应用提供了良好的基础。为了提高数控加工中心自身的定位精度,首先利用激光干涉仪对加工中心的线性和角度误差进行测量分析,并对加工中心进行了反向间隙补偿和螺距补偿。为了有效实现数控加工系统在机检测,围绕能够快速提取工件表面和边缘信息的接触非接触式检测系统,进行了系统标定方法研究；实现了针对本系统的根据工件表面特征信息的接触式测量路径规划方案；实现了通过设置关键路径点实现非接触测量路径规划方案；实现了连续非接触测量；实现了接触与非接触测量连续工作。本文所做工作都已由软件实现,编写了适合于FANUC系统的G代码生成类,接触式检测和非接触式检测路径规划管理类,实现了软件与加工中心数据的相互传递,实现了接触式标定和非接触式标定,实现了接触式和非接触式据的初步融合,实现了接触式测量数据与非接触式测量数据的保存,为后期数据的深入分析提供了接口。通过大量的实验证明了研究结果的有效性。从实验数据中可以看出,接触式测量的精度优于40微米,非接触式测量精度优于60微米。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 加工中心在机检测的背景意义
• 1.1.1 机床行业现状
• 1.1.2 工件检测方法
• 1.1.3 加工中心在机检测的意义
• 1.2 加工中心在机检测的研究现状
• 1.2.1 国内研究现状
• 1.2.2 国外发展现状
• 1.3 本文研究内容
• 第2章 数控加工中心简介及定位精度和重复精度分析与补偿
• 2.1 数控加工中心介绍
• 2.1.1 数控加工中心基本结构和操作模式
• 2.1.2 加工中心程序编制
• 2.2 线性定位精度和线性重复精度分析及补偿
• 2.2.1 FANUC系统中与线性定位有关的参数
• 2.2.2 激光干涉仪工作原理
• 2.2.3 线性测量
• 2.2.4 角度测量
• 第3章 数控加工中心在机检测系统原理
• 3.1 激光视觉测量基本原理
• 3.2 激光视觉测量摄像机成像模型
• 3.3 接触式测量原理
• 第4章 在机检测传感器标定
• 4.1 摄像机标定
• 4.1.1 径向约束原理
• 4.1.2 RAC两步法参数求解过程
• 4.2 接触式测量标定
• 4.2.1 接触式测量的误差来源
• 4.2.2 接触式测量标定方法
• 4.3 激光测量与接触式测量的数据融合
• 第5章 数控加工中心在机检测系统软件设计
• 5.1 接触式测量模块
• 5.1.1 接触式测量典型特征
• 5.1.2 接触式测量路径规划
• 5.1.3 接触式测量G代码的自动生成
• 5.2 激光视觉测量模块
• 5.2.1 加工中心自动模式下激光视觉测量的实现
• 5.2.2 加工中心DNC模式下激光视觉测量的实现
• 5.3 测量点的数据结构与数据显示
• 5.3.1 测量点的数据结构
• 5.3.2 测量点数据显示
• 第6章 实测数据
• 6.1 测量传感器的标定
• 6.1.1 摄像机标定
• 6.1.2 接触式标定
• 6.1.3 数据融合数据
• 6.2 典型工件的测量
• 6.2.1 激光视觉测量
• 6.2.2 接触式测量结果
• 6.2.3 整体测量
• 总结
• 参考文献
• 致谢