基于图像处理与PLC控制的三轴工具磨床工作台定位系统研究

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随着科学技术的迅速发展，制造行业对具有复杂几何形状、制造精度要求较高的切削刀具以及机械零部件加工的需求不断增加。由于五轴机床昂贵的价格以及不适用于单件或者小批量生产，目前国内很多中小型企业仍然使用三轴磨床。三轴磨床定位和误差测量一般使用精密摄影装置（CCD）图像识别和人工手动或半自动调整，这就造成了测量与调整不联动、调整控制精度低、效率低、调整麻烦、加工精度受人为因素影响大等缺陷。针对上述存在的问题，本文进行了初步探索。该方案对磨床刀尖圆弧磨削的定位加工系统进行研究与设计，首先对刀尖圆弧磨削工作台设计，之后将加工过程中CCD成像的图像进行处理，最后将处理后的数据进行传输，通过PLC对磨床进行控制，可以实现人工手动调整变为机器自动调整，进而提高定位调整精度、加工精度、生产效率，实现测量与调整的联动等，并且对提高我国机床设备自动化水平有着实际的意义。
　　本文设计了由CCD图像采集、数字图像处理、PC与PLC之间数据传输、PLC控制三轴磨床组成的系统结构。并对刀具图像处理、计算机与PLC之间数据发送、通信协议做了介绍和代码的编写。
　　本文以45°角度，0.4mm半径的刀尖为对象，应用图像处理、PC与PLC串口通信技术以及PLC控制原理进行三轴磨床中刀尖圆弧定位系统的研究分析与设计。详细介绍了图像处理的基本方法与对CCD成像的刀尖图像进行处理, MSCOMM控件注册与使用，以及PC与PLC之间通过FX-3U系列通信协议进行数据传输的过程。可作为其它刀具磨削以及机床自动化系统研究分析与设计的参考。
　　本文设计的刀尖圆弧磨床定位系统选择PLC程序控制方式，采用的是双层式结构。上层是在计算机中实现图像处理及其数据的传输；下层是通过PLC完成磨床工作台与刀尖圆弧圆心的定位。系统设计做到了人机界面友好，实现中文显示。论文使用了主流的GX—Developer8.86软件、VS2010软件。分别利用GX—Developer8.86软件开发PLC上的控制程序；利用VS2010软件开发图像处理、上位计算机与PLC之间数据传输等程序。同时借助了这些软件以及硬件进行了全面调试，调试结果良好并达到了预期的目标。

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作者
严春飞;
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作者单位

上海师范大学;

展开▼
授予单位上海师范大学;
学科计算机技术
授予学位硕士
导师姓名林军;
年度 2015
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类一般性问题;
关键词
图像处理; 三轴磨床; 刀尖圆弧; 工作台; 定位系统;

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