基于小孔影像法的小直径刀具直径检测方法研究

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PCB（Printed Circuit Board，印制线路板）数控机械钻孔机的智能化程度是各设备生产厂商竞争的主要指标之一。为了节省成本以及弥补国内PCB钻孔刀具直径检测的技术空白，需要自行研发刀径检测功能。业内刀径检测传感器主要采用小孔影像法和直接CCD（Charge Couple Device,电荷耦合器件）点光源影像法两种，本课题基于成本要求选用小孔影像法。
　　本课题首先讨论了采用小孔影像法检测刀具直径的计算方法，针对刀径检测传感器指出了国外刀径检测传感器的使用缺陷及本课题基于此缺陷采用的新的设计方法。针对刀径检测控制卡，由于钻孔刀具具有排屑槽，不同摆放位置测量得到的直径不同，采用将刀具旋转起来测量，刀径检测控制卡需处理传感器输出带有噪声的波形。
　　其次阐述了刀径检测装置的实现过程。针对刀径检测传感器，其光发射管对光能量分布的均匀性及光准直度都有要求，在光发射管的选择方面，本课题采用了激光管的替代方案。在调试过程中从消除临界值噪声、调整窗口片安装位置、对光发射管亮度补偿等方面解决了电路实现过程中精度问题及检测故障率高的问题。针对刀径检测控制卡处理传感器输出带噪声波形的方案，本课题发现了噪声规律，采用了简单办法对带噪声波形进行读取。
　　最后对刀径检测传感器及刀径检测控制卡进行了测试实验，实验结果满足设计要求，同时表现为直径越小，错误报警率越高。进一步讨论了刀径检测装置检测误差的主要来源。分析了各因素导致的相对误差，得出引起刀具测量精度误差的主要原因为刀径检测传感器光柱直径影响的结论。
　　该课题为类似刀具及小直径检测设计提供了开发方法。

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作者
刘定昱;
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作者单位

哈尔滨工业大学;

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授予单位哈尔滨工业大学;
学科电子与通信工程
授予学位硕士
导师姓名赵雅琴;
年度 2014
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类半导体集成电路（固体电路）;
关键词
印制线路板; 数控机械钻孔机; 小直径刀具; 直径检测; 小孔影像法;

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