数控铣床外文翻译

视觉辅助数控铣削加工轨迹的生成-1-视觉辅助数控铣削加工轨迹的生成随着计算机技术的高速发展,从根本上改变传统制造业,工业发达国家花了大笔的钱在现代制造技术的研究与开发,创建一个新的模型。在现代制造系统,数控技术的关键技术,结合微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制,比如集成先进的、高精度、高效率、灵活的自动化等特点,制造业灵活的自动化、集成、智能起着关键性的作用。目前,数控技术正在经历一个根本性的改变,从一个特殊的闭环控制模式为通用的实时动态打开所有的闭环控制模式。在综合的基础上,CNC系统的超薄、超轻;聪明的基础上,综合计算机、多媒体、模糊控制、神经网络和其他技术的学科,数控系统以实现高速、高精度、高效率控制、自动处理可以修改调节补偿和参数进行在线智能故障诊断和治疗的网络基于CAD/CAM和数控系统集成为一台计算机网络,使中央政府集中控制该集团的控制过程。长期以来，数控系统为传统封闭式体系结构，但只能作为非智能数控机床控制器。基于经验的过程变量是预先固定参数的形式。处理前是由专人或通过CAD/CAM及自动编程系统编写实际的处理程序。CAD/CAM与数控系统没有反馈控制环节，整个制造过程是一个封闭的数控开环执行机构。在一个复杂的和环境变化的情况下的加工过程中，加工刀具的构成，工件材料，主轴转速，进给速度，刀具路径，切削深度，走刀次数和粗糙度等其它工艺参数，并不是在外部干扰和实时动态随机因素的环境情况下得到的。不能通过随机修正反馈控制系统的CAD/CAM的设置数量。这反而影响到数控加工效率和产品的质量。显然，传统的固定数控系统的控制模式和封闭式体系结构，限制了数控到更智能化的控制变量的发展，已经不能满足日益复杂的制造过程。因此，数控技术的潜在的变革是不可避免的。CAD/CAM软件是一种网状交互型的计算机编程系统，它用来检测、处理和控制数据流的制造。在今天现代技术广泛的依靠于像具有初始图形交换规范标准与自动化路径规划模块（IGES）的整合。这种集成的目的是尽可能保持系统的通用性。对制造系统的各个方面的整合提供了系统的整体自动化。机器视觉系统是用来生成数控代码，以帮助解决铣削任何平面多边形的一部分。视觉系统有助于捕捉一个多边形对象的图像。通过基于简单的图像处理规则的软件执行计算图像被解码成边和顶点。然后软件把控制信息传递到路径规划模块。此模块选择最有效的刀具路径，生成零件程序来铣削零件。本文介绍了该算法的详细描述及其应用开发环境。视觉辅助数控铣削加工轨迹的生成-2-关键词：机器视觉，路径规划，数控铣床简介机器视觉系统已经有了广泛的应用。这应用包括：常规工业零部件的检验和机器人装配的检验。视觉系统也和机器人系统集成在一起提供自动感应姿势和速度的最终效应的功能。随着廉价的计算硬件的出现，机器视觉系统已成为制造业中的系统的经济组成部分。在这个世纪中，制造业发展的特点是越来越多的努力转向于自动化机器的进程。数控机床（数控），标志着电脑在制造业中应用的时代的开始。越来越多的技术从此被用来帮助这一过程。数控机床工具已经由物质流系统和装配单元相联在一起。数控机床由离线软件支持生成零件程序和磁带机格式来加工各种几何形状的零件。离线软件是通过路径规划师使用NCCAD链接像NC视觉和NC链接来创建的。数控机床和分布式数控机器提供一个控制计算机直接访问机器。然而，有一个特殊情况，一个车间的零件的几何形状变化时（由于设计变更或供应商的规格），在这种情况下，改变数控加工路径规划被证明是非常繁琐且费用昂贵的。因此，一个完整的视觉模块，计算机辅助设计系统和计算机辅助制造系统应该用在设施中与部分环境的变化一致。本模块将帮助机器看着零件，提取零件的几何特征并组织它们在IGES类型的格式下。通过对几何数据组织，机器可以自动规划加工顺序来达到更好的处理效率。在取放设备，如机器人，也能够根据这个积分模块生成的信息来进行指导。虽然在机器视觉系统和路径规划领域已经做了广泛的研究，但是，没有证据证明机器的视觉系统能够和路径规划程序集成在一起。在本篇文章中，用机器视觉的结合，CAD和CAM的使用，以建立一个结构来确定一个零件上的平面铣削有效的刀具路径。路径规划的要求初始图形交换规范是一种基于和使用CAD系统的通信文件结构生成数据的规范。该IGES的目的是提供对CAD和CAM系统之间数据的自动交换的共同标准。截至目前，有三种常用的计算机模型来表示对象类型实体。它们是线框，边界和体积表示模型。这些模式各有各自的优点和缺点。在其目前的形式，IGES也不能容纳体积申述。它根据确切位置和方向上的视觉辅助数控铣削加工轨迹的生成-3-实体存储数据。这个数据被分割成不同的部分。例如，一个多面体是通过捕捉这个多面体的表面形状来形成的。这些表面形状的数据是通过把它们分割成边存储起来。这些边是通过形成它们的点来进一步定义的。顶点是根据它在坐标轴上相应的位置和方向存储的。因此，一个完整实体的数据是根据它在空间的几何规范来存储的。因此，IGES涉及到以计算机为导向的产品的定义，并且处理CAD和CAM。以IGES格式存储的数据可以形成许多CAD/CAM应用的输入。现代技术广泛的依靠于这个标准和自动生成程序的路径的结合。现在有许多刀具路径生成机器对象方案。这些CAM软件套件主要是离线工作的，主要用于生成数控机床所加工的物体的部分程序。路径规划模块提供给用户一个高效率的路径规划工具来产生高效率的数控代码。路径规划模块所需要的唯一信息是被加工零件的几何特征。这些路径规划模块应该是尽可能通用而且必须灵活。因此，路径规划模块应该遵守优化加工策略的相关规则。面铣刀，有两种类型的路径生成策略：楼梯铣床和窗口，如图1所示，这两种技术在工业中都得到了相应的应用。虽然有效的路径规划是可行的，最优路径规划在文献中并不是那么明显。硬件/软件结构图像采集与处理，一个在这项研究中使用的视频采集系统，用它可以获得表面是平的铸件表面上的多边形的图像。视频采集系统如图2所示。视频采集系统包含3个主要的部分：一个摄像机摄像头，图像采集卡，和一个视频接口板。视频采集系统是基于个人电脑眼系统的IBM个人电脑的一部分。图像是二元阀值的（在一个白色背景上的黑色图像）。使用已知维度的条纹估计换算系数来完成前定标。该对象的边界像素被鉴定为检测对象的边缘。一个二维的边界走技术被用来编码对象的边界。霍夫变换技术被应用于识别该对象的边缘。这些边交叉口通过使用Cramer规则而获得，因此，对象的顶点就被破译了。边界框是用来确定有效的边缘交叉（在同一时间采取两个，按顺序）。该图像采集和处理本身是一个独立的主题，，并解释了文献中其它地方。在这里只提出了一个总结以便于了解这篇文章的内容。数据的组织。根据零件的面、边和顶点获得了零件的几何信息之后，这些数据信息被组织在一个ＩＧＥＳ格式类型的文件之下。通过视觉系统获得输入工作，路径规划模块就产生了。实体的一个面上的数据在同一时间获得，这个面被视觉辅助数控铣削加工轨迹的生成-4-分解成边和顶点，这种开发算法的首要任务是给顶点重新编号，这一步骤这样做是为了保持顶点的一个有序轨道并保持它尽可能的通用。然后程序确定所求表面上Ｘ坐标轴上的最大坐标。在这一点上，表面被分成两部分，上部和下部。定义为正向循环和反向循环最大和最小之间的X坐标。每一个点被组织好后，面上每一条边的关系也必须唯一确定下来了，也就是说，每一条边的的角度也必须唯一确定。每一条边的的角度的确定方法如下：1、对于正向循环，角度的计算是从一个顶点到下一个顶点直到达到X轴的最大坐标；2、对于反向循环，第一个角度的计算是该直线从第一个顶点将最后的顶点向量夹角，随后直线角度的计算和当前顶点和前面的与它相关的顶点有关，直到达到X轴的最大坐标；角度计算完之后，该程序把控制传递到CAM路径下。除了从CAD所获得数据信息外，还需要进给速度和刀具直径的信息。路径规划。铣削是断续切削操作，通常用于产生平整的表面轮廓。铣床和铣削加工过程通常是根据刀具和工件所存在的关系来分类。在表面铣削过程中，是使用面铣刀来加工工件的（如图3所示）。刀具和工件之间的自然关系如图4所示，通过刀具直线移动和旋转运动的及相关的工作来完成铣削过程。因此，铣削速度，进给量和进给深度是影响加工表面质量的关键因素。由于铣削的进行，从刀具开始铣削到铣削结束所积聚的切屑，在铣削出口处自动清洗干净。非常大的铣削深度由于机床刚度和切屑排除情况的影响是不允许的。如前所述，刀具沿工件的运动有两种方法，这些被分为掠过路径和窗口路径。掠过路径平行于Y轴被使用，主要的CAM路径被分成许多子程序而保持它的灵活性，十二种不同的情况如图5和图6所示。使用深悬其中的0.1*D，在这个地方D表示着刀具直径，使刀具路径最小化。通过定义垂直线使总配置被打破，下降了0.9*深除了从初始点开始。这一点在图7，此外水平线通过一个交叉程序来定义（交叉表示一个角度的变化）。从图5和图6可以看出，角度在向前和向后循环中都被核对，做一个核对是为了确保当前的道具位置接近下一个顶点。在循环中当前的刀具位置与其它循环中的一个顶点一起核对，以便为了使刀具提前感知它的运动。如果刀具从下一个顶视觉辅助数控铣削加工轨迹的生成-5-点的路径的距离小于0.9*的距离，决定刀具路径的过程如图5和图6所示。输出模块。决定了刀具的路径之后，该程序产生一个输出文件，这个文件可以作为输出文件或一个数控软件的数据文件（MAPT）。CAM模块讨论提供凸的和凹的形状。然而，集成模块只提供凸多边形形状的零件。核对了每个角之后，程序会根据配置接着产生APT的陈述。程序还会在运动陈述产生之前产生环境陈述。而后会产生Ｘ轴的坐标，程序自动产生APT代码的最后阶段的陈述。实验分析使用这种基本的软件产生自动路径规划的优点在于它的高度的通用性和自动化程度高的事实，编译后生成的数控代码，刀具的路径能够观察到。由于开发的该算法可用于加工任何多边形表面，它可以应用在许多工业领域。铝材料的常规多边形零件制造的接近于零公差（+0.01至-0.01/0.254毫米至-0.254毫米），这些都用开发的软件进行了测试。图形的采集和处理的实施过程中使用了IBM的个人电脑。图8-13说明了实验的结果，对软件开发的主要阶段的结果提出了两个几何图形（如三角形和一个平行四边形），对每一个图形的主要阶段是：表面的图像、每个实体边界的编码、顶点的坐标和生成的数控路径。结束语廉价的模块化系统已经开发出来用于自动路径的生成，该系统包含CAM的三个主要方面：机器视觉，CAD数据库和数控零件程序。机器视觉系统用来获得实体得表面多边形图像，通过数字图像处理原则对实体的边和顶点进行编码，这些数据被组织在一个IGES格式下，这些数据然后操作使用软件功能自动地规划路径铣削特定的表面。被开发的该软件保持着高度的通用性和灵活性。因为使用的视觉系统是低廉的，被开发的软件也是很经济的。除了它的经济特点之外，它所采用的技术是非常简单的，由于它的应用，这种算法用一个简单的工具为自动的数控路径规划提供了研究现状。用这种工具避免了笨重的计算和单调的路径规划。这样一种算法在数控机床领域的固件和硬件的实施将推进在这一领域的研究的更新。附：数控技术的发展趋势性能方向的发展高速度高精度高效率。机械制造技术中速度、精度和效率是关键的绩效指标。作为高速CPU芯片，RISC芯片，以及多CPU的控制系统和高分辨率的绝对数字视觉辅助数控铣削加工轨迹的生成-6-交流伺服系统，是同时提高机器的动态和静态特性的有效措施，高速度高精密机床已大大提高机床的工作效率。柔性包括两个方面：数控系统本身的灵活性，数控系统采用模块化方式设计，功能覆盖广，可切割性强，易于满足不同用户的需求；群控系统的灵活性，随着根据控制系统满足不同生产工艺的要求，材料流和信息流的自动动态调整，以最大限度地发挥群控系统的性能。复合材料和多轴加工，以减少对配套的复合加工为主要目的的处理时间，，并朝着多轴，多功能的系列产品的开发方向发展。数控机床复合刀具技术是指在一台机器上的工件在一次装夹的过程中，通过自动换刀，旋