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首页基于计算机视觉的凸轮磨削自动化定位与检测技术
本文主要探讨了"基于计算机视觉的凸轮磨削自动定位及在线检测"这一创新技术,由胡占齐、张一同和武琳瑛等人在2007年发表。论文的核心内容围绕着一种新型的数控凸轮磨床,其利用计算机视觉技术来实现磨削过程中的自动化控制和实时质量监控。 首先,作者详细阐述了系统的原理,即通过摄像头捕捉凸轮的形状和运动,然后运用图像处理算法解析出凸轮的几何参数,进行精确的自动定位。这种方法依赖于先进的视觉识别技术,能够识别并跟踪凸轮的特征点,确保磨削过程中位置的准确无误。 数学模型部分,文中可能涉及了基于特征匹配的定位算法,如特征点检测、特征描述符计算以及空间变换估计等,这些是计算机视觉中的关键技术,它们确保了定位精度和鲁棒性。此外,可能还讨论了误差补偿机制,以进一步减小定位误差。 实验部分是在他们自主研发的数控凸轮磨床上进行的,结果显示,这套系统能在凸轮一周的旋转时间内完成自动定位和轮廓在线检测,定位误差控制在1毫米以内,这表明其性能达到了一般磨削工序的需求。这对于提高生产效率和产品质量具有重要意义,尤其是在单件或小批量生产中,能够显著减少非生产时间,优化整个磨削流程。 论文最后强调了这项技术的广泛适用性,不仅限于凸轮磨削,也适用于类似零件的加工定位和在线检测,对于提升制造业的智能化和自动化水平具有积极的推动作用。 这篇论文深入研究了计算机视觉在凸轮磨削领域的应用,展示了其在自动化控制和质量控制方面的潜力,为制造业的精度提升和效率改进提供了新的思路和技术支持。
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基于计算机视觉的凸轮磨削自动定位及在线检测一一胡占齐
张一同
武琳瑛等
基于计算机视觉的凸轮磨削自动定位及在线检测
胡占齐张一同
式琳瑛.:f
L
祥东
燕山大学,秦皇岛,
066004
摘要:介绍了基于计算机视觉的凸轮磨削自动定位及在线检测系统的工作原理、数学模型和关键技
术,在开发的数控凸轮磨床上进行了凸轮自动定位和轮廓在线检测的试验。试验结果表明,该系统可以
在凸轮转过一周的时间内,完成自动定位和在线检测操作,定位误差小于
1
0
,满足一般磨削工序的要
求。该方法也可以推广到类似零件的加工定位和在线检测,特别是单件、小批量生产的场合,可以有效
地缩短磨削工序的辅助时间。
关键词:计算机视觉,凸轮磨削,自动定位,在线检测
中图分类号:
TG596
文章编号
:1004--132X(2007)18--2195
一
03
Automatic
Orientation
and
On-line
Inspection
of
Cams
in
Grinding
ßased
on
Computer
Vision
Hu
Zhanqi
Zhang
Yitong
Wu
Linpu
Kong
Xiangdong
Yanshan
University
,
Qinhuangdao
,
Hebei
, 066004
Abstract:
The
principles
,
the
mathematical
model
and
the
key
techniques
of
computer
based
sys-
tem
for
automatic
orientation
and
on-line
inspection
of
cams
in
grinding
were
introduced
,
which
was
tested
on
CNC
cam
grinding
machine
developed
by
authors.
It
is
shown
that
the
orientation
and
inspec
tion
of
cams
can
be
conducted
within
one
rotation
of
cams
and
orientating
error
is less
than
1
0
,
which
is
satisfactory
in
most
grinding
cases.
This
method
can
be
used
widely
in
similar
situation
for
automatic
orientation
and
on-line
inspection
,
especially
in
single
or
small
batch
production
,
which
can
reduce
non-
productive
time
greatly
in
grinding
process.
Key
words:
computer
vision;
cam
grinding;
automatic
orientation;
on-line
inspection
O
引言
凸轮机构中从动件的运动精度主要取决于凸
轮的轮廓精度,因此凸轮轮廓的加工精度是保证
凸轮机构正常工作的决定因素。通常,磨削是保
证凸轮轮廓精度的最终工序。磨削加工中,为了
使磨削余量在整个凸轮轮廓上均匀分布,必须保
证经过粗加工的凸轮毛坯处于正确的初始相位,
这一过程称为找正。另外,凸轮磨削完成后要离
线检测轮廓的精度,如果没有达到指定的公差范
围,还要重新装夹、找正、磨削、测量。反复地重复
上述过程消耗了大量的辅助时间,大大降低了凸
轮磨削的综合效率。因此,如何实现凸轮磨削中
的快速找正和轮廓检测成为限制凸轮磨削效率的
瓶颈问题。
在传统的凸轮磨削加工中,特别是在单件、小
批量生产过程中,凸轮的找正和测量是手工进行
的,找正和测量的精度和效率完全取决于操作者
的技术水平。近年来,由于计算机视觉技术的发
展,出现了一些在制造工程中使用计算机视觉技
术实现检测的案例,这种计算机视觉系统由
CCD
摄像头、激光线光源和图像处理系统组成。文献
[1-4J
分别介绍了计算机视觉在刀具磨损检测和
收稿日期
:2006-07
→
31
工件形位公差测量等方面的应用。笔者根据凸轮
磨削工序的实际需求,开发了一套智能化的、可以
实现凸轮磨削工序的工件自动定位和在线检测的
计算机视觉系统。该系统将计算机的高速运算和
高可靠性,与人类视觉的智能特性相结合,实现了
凸轮的自动定位和在线检测,使得定位与测量操
作大为简化,避免了人工操作可能产生的误差,提
高了凸轮磨削工序的效率。
1
凸轮自动定位原理
凸轮轮廓是复杂的封闭曲线,轮廓上点的向
径是凸轮转角的非线性函数。向径的绝对数值显
然与凸轮的初始角位置有关。因此,设计凸轮磨
削的数控加工程序时,必须首先定义这个初始角
位置,这个初始角位置也称为设计参考角位置町,
设计参考角位置通常是凸轮升程的起点。以设计
参考角位置为起点的凸轮轮廓曲线称为凸轮的理
论轮廓曲线(图1)。另一方面,在凸轮磨削过程
中,数控程序运行的起点称为加工参考角位置,加
工产生的凸轮曲线是以加工参考角位置为起点的
(图1)。如果加工参考角位置与设计参考角位置
重合或非常接近,就可以保证加工余量的均匀,否
则凸轮轮廓上每一点的余量就是变化的,甚至可
能导致部分轮廓是负余量的情况。图
1
说明了磨
• 2195
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weixin_38644233
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