數(shù)控車床全閉環(huán)控制系統(tǒng)的研究.pdf

1、隨著工業(yè)的發(fā)展，傳統(tǒng)機(jī)床已不能滿足現(xiàn)代生產(chǎn)的要求，而數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)適應(yīng)這種生產(chǎn)要求，市場(chǎng)需求增大。本文在分析了當(dāng)前國內(nèi)外數(shù)控研究和數(shù)控生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，針對(duì)我國數(shù)控機(jī)床行業(yè)的實(shí)際情況，提出了開展數(shù)控改造的重要性和必要性。 首先介紹了國內(nèi)外數(shù)控車床的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，將在線檢測(cè)技術(shù)和數(shù)控技術(shù)結(jié)合起來對(duì)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床進(jìn)行全閉環(huán)總體設(shè)計(jì)：基于現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)，應(yīng)用CCD傳感器對(duì)正在加工的軸徑進(jìn)行實(shí)時(shí)在線檢測(cè)，將檢測(cè)值反饋，當(dāng)檢測(cè)值與理論值相差在

2、規(guī)定數(shù)值之內(nèi)時(shí)繼續(xù)進(jìn)行下一步進(jìn)給車削。在線檢測(cè)技術(shù)使加工中的測(cè)量?jī)x器與機(jī)床、刀具、工件組成一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)，工件加工過程中，實(shí)時(shí)測(cè)量工件的尺寸，再根據(jù)測(cè)得的實(shí)際尺寸來調(diào)整刀具的進(jìn)給量，從而實(shí)現(xiàn)全閉環(huán)控制。把閉環(huán)控制點(diǎn)擴(kuò)展到工件，可以使刀具的磨損量在控制閉環(huán)內(nèi)，從而提高數(shù)控車床的加工精度。根據(jù)控制理論對(duì)此系統(tǒng)建立了數(shù)學(xué)模型，并對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)和穩(wěn)態(tài)進(jìn)行了分析；數(shù)控車床全閉環(huán)系統(tǒng)的研究和分析為開發(fā)高精度數(shù)控機(jī)床提供了理論基礎(chǔ)。 然后對(duì)數(shù)控車

3、床的檢測(cè)反饋裝置進(jìn)行了研究和設(shè)計(jì)，分析了國內(nèi)外檢測(cè)技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，論述了接觸和非接觸檢測(cè)方法的優(yōu)缺點(diǎn)，合理選擇了適合本系統(tǒng)的檢測(cè)方法。比較全面地論述了現(xiàn)有的軸徑測(cè)量方法和測(cè)量原理，以及軸徑測(cè)量中關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展和研究現(xiàn)狀，指出了進(jìn)一步提高軸徑測(cè)量精度的研究方向和方法。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是近代電子技術(shù)的發(fā)展，使幾何量測(cè)量技術(shù)向著高精度、高效率、自動(dòng)化、動(dòng)態(tài)檢測(cè)和自適應(yīng)控制方向發(fā)展。將CCD應(yīng)用于幾何量測(cè)量可以實(shí)現(xiàn)高精度、高效率、

4、自動(dòng)化、動(dòng)態(tài)檢測(cè)、非接觸測(cè)量等要求，尤其對(duì)小尺寸的測(cè)量具有很強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。 最后介紹了圖像處理的基本知識(shí)和幾種邊緣檢測(cè)算子，應(yīng)用圖像處理技術(shù)先對(duì)CCD采集到的圖像進(jìn)行預(yù)處理，再進(jìn)行邊緣檢測(cè)處理，提取出軸徑的尺寸，將測(cè)量的尺寸進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋，形成包含工件在內(nèi)的全閉環(huán)控制。邊緣檢測(cè)是數(shù)字圖像處理中的重要內(nèi)容。本文提出了一種新的亞像素邊緣檢測(cè)方法。此種方法先經(jīng)過傳統(tǒng)模板算子確定邊緣的大致位置，然后利用最小二乘擬合法求出邊緣的精確位置，經(jīng)過粗