嵌入式全自動(dòng)刀具預(yù)調(diào)測(cè)量平臺(tái)的研究.pdf

1、刀具預(yù)調(diào)測(cè)量?jī)x是加工中心和數(shù)控機(jī)床等大型加工設(shè)備必要的輔助設(shè)備。隨著數(shù)控機(jī)床、加工中心等加工設(shè)備在我國使用量越來越大,使得能夠測(cè)量刀具參數(shù)的刀具預(yù)調(diào)測(cè)量?jī)x的需求也日益增加。但國內(nèi)生產(chǎn)的刀具預(yù)調(diào)測(cè)量?jī)x與世界先進(jìn)的刀具預(yù)調(diào)測(cè)量?jī)x仍有較大差距。主要體現(xiàn)在圖像采集方式、測(cè)量精度和操作性能方面。這就直接影響了機(jī)床在工件加工時(shí)的生產(chǎn)效率。
　　刀具預(yù)調(diào)測(cè)量平臺(tái)是刀具預(yù)調(diào)測(cè)量?jī)x完成刀具參數(shù)測(cè)量任務(wù)的主要結(jié)構(gòu)，也是國內(nèi)刀具預(yù)調(diào)測(cè)量?jī)x與世界先進(jìn)水平

2、差距所在。國外先進(jìn)水平測(cè)量平臺(tái)基于機(jī)器視覺，不僅能夠自動(dòng)識(shí)別刀具刃口形狀進(jìn)行測(cè)量，還能夠自動(dòng)跟蹤刀具邊緣進(jìn)行刀具邊緣跟蹤，尋找刀具刃口，測(cè)量刀具關(guān)鍵參數(shù)，并且?guī)в锌梢院凸ぜ庸ぴO(shè)備通訊的接口，將測(cè)量到的刀具參數(shù)直接上傳給工件加工設(shè)備，用于設(shè)備原點(diǎn)參考。但是這種刀具預(yù)調(diào)測(cè)量平臺(tái)運(yùn)動(dòng)控制普遍采用了通過PCI或ISA擴(kuò)展在PC機(jī)或工控機(jī)上成型的運(yùn)動(dòng)控制卡的形式。
　　由于具有機(jī)器視覺的光電式刀具預(yù)調(diào)測(cè)量平臺(tái)自動(dòng)化程度高、可測(cè)量的刀具參數(shù)

3、多等優(yōu)點(diǎn)。國內(nèi)刀具預(yù)調(diào)測(cè)量?jī)x生產(chǎn)廠家紛紛研制。目前為止，已經(jīng)有幾家國內(nèi)生產(chǎn)廠家推出了基于機(jī)器視覺的刀具預(yù)調(diào)測(cè)量平臺(tái)，并已將產(chǎn)品投放市場(chǎng)。國內(nèi)刀具預(yù)調(diào)測(cè)量平臺(tái)雖然完成了光學(xué)投影向機(jī)器視覺圖像采集式的邁進(jìn)，但仍沒有廠家推出能夠自動(dòng)跟蹤刀具刃口的全自動(dòng)刀具預(yù)調(diào)測(cè)量平臺(tái)。
　　本課題研究的關(guān)鍵技術(shù)，就是針對(duì)現(xiàn)有的國內(nèi)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)基于機(jī)器視覺的光電式刀具預(yù)調(diào)測(cè)量平臺(tái)進(jìn)行改造，將嵌入式運(yùn)動(dòng)控制器加入測(cè)量平臺(tái)，提高國產(chǎn)刀具預(yù)調(diào)測(cè)量?jī)x自動(dòng)化程

4、度，縮小國內(nèi)該行業(yè)與世界先進(jìn)水平之間的差距。本研究主要完成以下工作：
　　1.對(duì)比了嵌入式運(yùn)動(dòng)控制方案，完成了嵌入式全自動(dòng)刀具預(yù)調(diào)測(cè)量平臺(tái)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，分析了測(cè)量平臺(tái)系統(tǒng)的組成、各組成部分的作用，并且給出了平臺(tái)各部分的具體需求。
　　2.分析了運(yùn)動(dòng)控制模型組成，設(shè)計(jì)了全自動(dòng)刀具預(yù)調(diào)測(cè)量平臺(tái)運(yùn)動(dòng)控制模型，并給出完整的自動(dòng)運(yùn)動(dòng)控制流程。
　　3.介紹了基于機(jī)器二維視覺檢測(cè)技術(shù)的刀具預(yù)調(diào)測(cè)量平臺(tái)上位機(jī)系統(tǒng)。搭建實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下可

5、供調(diào)試程序的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，設(shè)計(jì)了運(yùn)動(dòng)控制命令形成、發(fā)布機(jī)制。提出了應(yīng)用灰度模型理論預(yù)測(cè)刀具邊緣變化趨勢(shì)的方法，并進(jìn)行了誤差分析。
　　4.完成嵌入式運(yùn)動(dòng)控制器的設(shè)計(jì)，并給出運(yùn)動(dòng)控制芯片MCX314AS與其他設(shè)備的接口方案。
　　5.研究了嵌入式實(shí)時(shí)內(nèi)核μC/OS-Ⅱ系統(tǒng)的架構(gòu)，并將μC/OS-Ⅱ內(nèi)核成功移植到S3C2410芯片上。針對(duì)運(yùn)動(dòng)控制芯片MCX314AS編寫嵌入式操作系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)程序，提供設(shè)備接口函數(shù)。
　　6.對(duì)比分