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基于图像处理的数控车床刀具检测系统的设计□寇星源王晨升李磊陈亮武花荣【内容摘要】本文设计并初步实现了一套基于图像处理技术的数控车床刀具磨损状态在线、实时检测系统。
系统以无锡易嘉通公司数控车床CKZ20为平台，完成了检测方案硬件系统的设计与制造，同时完成了软件系统的开发。
在软件系统的控制下，通过硬件设备在线实时采集刀具图像，并由软件处理刀具图像后计算确定磨损状态，最后进行相应补偿。
经过测试，显示该方案在功能上具有可行性，能实现自动化的刀具在线检测。
【关键词】刀具磨损；刀具检测；图像处理【作者简介】寇星源、李磊、武花荣，北京邮电大学自动化学院；陈亮，腾讯科技有限公司王晨升（1964．5 ），北京邮电大学自动化学院副教授，博士；研究方向：图形图像处理及机器人视觉一、引言近年来，随着信息化和工业化融合的不断深入，计算机信息技术在数控机床上的渗透也不断深化。
装备制造业在信息技术的推动下，正在逐步改造升级，国际上数控机床正在朝高精度、复合化、智能化、网络化等方向快速发展。
而国内机床业仍存在自动化水平低、加工精度低等问题。
在这一大背景下，本文针对数控车床加工中刀具检测的技术难题进行了研究，研究旨在实现加工过程中刀具磨损的自动化检测，进而提高车床加工整体自动化水平。
刀具磨损不仅是影响工件加工精度、表面质量的直接原因，同时其检测技术也制约着整个加工过程的自动化水平。
传统的刀具磨损检测手段，如卡尺、量规、轮廓仪等，均需要人为的离线操作，已不能满足现代数控机床加工自动化的要求。
本文提出的基于图像处理的刀具检测方案具有在线、实时的显著特征，方案可使刀具进行在线非接触式检测，并在检测后实时地将检测结果反馈给数控车床从而调整加工参数，形成车床加工的闭环控制，这种检测和反馈的功能可有效提高加工效率和精度，从刀具磨损检测的角度提升数控加工自动化水平。
二、刀具磨损检测总体方案概述本文所提出的刀具检测方案以无锡易嘉通精密机械制造有限公司所生产的单轴数控车床为平台（机床型号CKZ20），在其上设计并实现了基于图像处理的刀具磨损检测产的质量优劣，针对性地进行可靠性试验和可靠性预计分析，及时鉴别存在的固有性质量问题，把好质量验收第一关，防止进入下一环节。
数控机床常见故障及检测方法分析数控机床具有智能化高，加工精度高、加工质量稳定、生产效率高等特点。
它综合了计算机技术、电气自动化技术等各个领域的多项科学技术成果。
特别适合于加工零件较复杂、精度要求高、产品更新频率高的场合。
它的任何部分出现故障,都可能导致加工精度降低,甚至机床停机、生产停顿,从而带来不必要的损失。
因此,了解机床常见故障并加强数控机床故障检测分析是十分必要的。
1、数控机床常见故障(1)主机故障数控机床的主机通常指组成数控机床的机械、润滑、冷却、排屑、液压、气动与防护等部分。
主机常见的故障主要有：1)因机械部件安装、调试、操作使用不当等原因引起的机械传动故障；2)因导轨、主轴等运动部件的干涉、摩擦过大等原因引起的故障；3)因机械零件的损坏、联结不良等原因引起的故障，等等；主机故障主要表现为传动噪声大、加工精度差、运行阻力大、机械部件动作不进行、机械部件损坏等等。
润滑不良、液压、气动系统的管路堵塞和密封不良，是主机发生故障的常见原因。
数控机床的定期维护、保养、控制和清除“三漏”现象发生是减少主机部分故障的重要措施。
(2)电气控制系统故障从所使用的元器件类型上，根据通常习惯，电气控制系统故障通常分为“弱电”故障和“强电”故障两大类。
“弱电”部分是指控制系统中以电子元器件、集成电路为主的控制部分。
数控机床的弱电部分包括CNC、PLC、MDI/C RT以及伺服驱动单元、输为输出单元等。
“弱电”故障又有硬件故障与软件故障之分，硬件故障是指上述各部分的集成电路芯片、分立电子元件、接插件以及外部连接组件等发生的故障。
软件故障是指在硬件正常情况下所出现的动作出锗、数据丢失等故障，常见的有．加工程序出错，系统程序和参数的改变或丢失，计算机运算出错等。
“强电”部分是指控制系统中的主回路或高压、大功率回路中的继电器、接触器、开关、熔断器、电源变压器、电动机、电磁铁、行程开关等电气元器件及其所组成的控制电路。
数控技术专业毕业论文题目数控技术专业毕业论文题目数控技术，简称数控。
即采用数字控制的方法对某一工作过程实现自动控制的技术。
下面，小编为大家分享数控技术专业毕业论文题目，希望对大家有所帮助！1、数控机床在切割时稳定性研究2、数控机床机械故障原因分析与处理3、重型汽车纵梁数控冲孔机控制系统技改研究与应用4、基于数字化编码-播放体系结构的电火花线切割加工数控系统5、面向智能制造的数控机床多目标优选法研究6、基于CBR技术的数控机床故障诊断专家系统7、面向PDC钻头的三轴数控机床改进模块研究8、基于模糊控制理论的数控机床控制算法设计9、数控系统小线段平滑过渡算法的半硬件仿真与验证10、数控车床液压系统的设计分析11、数控机床电气系统的故障诊断与维修12、数控机床液压系统常见故障分析及诊断方法13、数控机床系统稳定性研究14、数控机床专家诊断系统浅析15、双枪纵缝数控焊接机床控制系统设计16、数控机床控制及故障诊断系统分析与实现17、数控加工中心刀具和切削用量的选择探讨18、巧用综合编程方式提高数控铣加工效率初探19、数控加工质量控制技术20、数控车床薄壁零件的加工21、浅谈数控铣加工要素及编制22、数控超精密加工精度控制研究23、现代机械加工中数控加工技术的使用分析24、数控加工中心的可靠性分析与增长研究26、数控机床机械加工效率的改进方法研究27、关于数控加工工艺标准化的探讨28、提高机械数控加工技术水平的有效策略29、机械制造中数控技术应用分析30、数控张拉技术在预应力梁预制工程中的应用31、《数控技术》课程教学改革与实践32、数控机床技术的应用与发展33、浅谈互联网技术在数控机床管理与维修中的应用34、数控机床在线检测关键技术研究35、普通机床改造数控机床的技术要点36、模具制造的数控加工技术探讨37、谈便捷化学习在数控加工技术教学中的应用38、提高数控编程加工效率的技术研究及其应用39、数控技术在木材加工装备中的运用40、软笔书法文字的数控加工技术41、数控机床电气安全检测技术探讨42、国产数控机床的技术现状与对策43、智能数控机床及其技术体系框架44、插补技术在数控系统中的应用45、浅论现代数控加工技术对模具制造的促进作用46、浅谈数控技术课程改革47、数控机床控制技术与机床维修48、数控机床编程与加工“项目教学法”教学实践49、基于CATIA平底铣刀五轴数控编程技术研究50、浅谈《数控编程》课程的课件制作技巧51、数控编程的路径优化分析52、浅谈数控编程在教学中的体会53、数控编程实验的'分析和优化54、《数控编程学习与实践》课程建设及实施56、数控机床编程与操作关键问题分析57、一种数控编程阵列特征的识别算法58、运用参数化方法提升数控加工编程的效率59、优化数控编程提高加工效率60、梯形螺纹数控车削编程与加工研究61、新时期机械数控加工编程技术的探究62、非圆曲线数控编程技巧63、数控PLC编程常见问题64、数控考工实习教学改革研究与实践65、高职高专数控设备应用与维护专业兴趣班研究66、数控程序编制中的数值计算方法分析67、数控设备操作检修工作中的几点体会68、研究数控机床误差补偿关键技术及其应用69、数控车床长盘液压缸漏油修复70、数控车间供电质量缺陷及对策71、编制CNC数控程序应注意的问题72、数控机床编码器的电池盒与电池更换73、浅谈数控车教学过程中学生能力的培养74、数控机床维修的具体措施分析75、数控机床维修改造中的问题与对策76、试论薄壁零件数控车工的加工工艺77、浅谈数控铣削的精度控制78、试论数控机床的安装调试及维护79、数控机床综合误差补偿研究80、数控铣床手动对刀的常用方法81、浅谈数控维修专业人才的培养82、基于工艺特征的数控编程方法研究83、数控机床变频器故障维修84、移动式数控火焰切割机料架研制85、某航空整体叶轮高效数控加工关键技术研究86、双凸板材件的数控渐进成形研究87、高精度数控丝杠车床母丝杠结构的设计88、提高数控机床机械加工率的方法探讨89、影响数控机床机械加工效率的因素及方法分析90、数控机床定位精度的综合分析91、数控机床气液增压式打刀缸结构改进研究92、数控加工实习课程改革浅谈93、薄壁管零件数控车削加工工艺研究94、机床数控部分硬件设计95、基于遗传算法的数控铣削加工切削参数优化96、如何在中职数控教学中提升学生的动手实践能力97、数控加工机械零件中的专用夹具设计研究98、试论数控设备的故障诊断与维修99、数控液压缸控制性能的仿真与试验研究100、数控仿真软件及其在机床修调中的应用。
浅谈数控机床刀具磨损的监测方法摘要：数控机床刀具磨损情况的监测对于降低因刀具的破损而带来的经济损失,提高其在数控机床中的利用率起着非常重要的作用。
通过回顾国内外各种关于刀具磨损情况的监测技术与方法研究,大概有以下方法，针对振动监测法、切削力监测法、功率性监测、及基于动态树理论的刀具磨损检测等,分析它们的优势与特点,可以了解到基于动态树理论的刀具而研究磨损监测技术手段是其未来发展的趋势。
关键词：数控机床；刀具磨损；监测方法前言刀具的磨损状态在目前我国的各种机械加工中已成为一种常见的情况,刀具磨损以及它的磨损状态直接地影响到了机械加工的准确性、精度和企业的经济效益，降低其刀具加工的费用,对于提高企业的社会经济效益很有利。
近几年来,随着我国先进的技术如 cims、 cnc 、 fms 机床的广泛应用,极大地改善了机械加工精度与生产设备的加工效率。
操纵人机已经从原先的单独或者两台开始进行操纵,变成现在可以同时运行和操纵多个设备。
如此，数控机床系统就能够实现自动地监视各种刀具的运转和工作状态,及时掌握正在运行中所需要使用刀具的磨损情况,从而根据各种刀具的断裂程度、刀具寿命、磨损量等各种刀具的故障情况实时地监测各种刀具的运转和工作状态的变化,并且当各种刀具的磨损量已经超过预先设置的磨损程度时发出信号和报警,就会因此变得尤其重要。
一、刀具磨损的监测方法刀具检测状态的检查技术通常包括传感器信号采集、信号处理及状态特征提取和状态辨认器三个组成部分。
刀具运行状态检测传感器系统中的传感器主要是为了接收到在切削工作过程中产生的切削机械信号,例如切削能力、功率、音频发射、震荡、振动、电流等。
1.刀具状态的振动监测法当工件在切削的过程中,工件和磨损后的刀具刃部侧面发生摩擦,产生不同速度和频率的振动，振动信号已经被认为是一种检测刀具的磨损和破坏敏感性较高的技术。
振动的特征检测和处理方法主要分为两种:一种就是把振幅区域划分为几个单独的振幅区域,不断地通过使用计算机电脑和数字化计算机对这些振幅区域的位置进行记录、分析,就已经可以准确检测得出一把刀具在使用后的每一个刀面上受到磨损的严重性程度;二是把振幅划分为高低两个组成部分,在切削过程中分别计算出两个组成部分的振幅。
数控机床技术先进性一、加工精度高数控机床采用先进的控制系统和加工技术，能够实现高精度的加工。
通过精确的数值控制，数控机床能够精确地控制切削过程，确保加工尺寸和形状的准确性。
因此，数控机床的加工精度比传统机床更高，能够满足高精度零件的加工需求。
二、自动化程度高数控机床具有高度的自动化程度，能够实现自动换刀、自动装夹、自动测量等功能。
在加工过程中，数控机床能够自动完成加工程序的执行，减少人工干预，提高生产效率。
同时，自动化程度的提高也降低了操作人员的劳动强度，提高了生产安全性。
三、适应性强数控机床具有很强的适应性，能够适应不同材质、不同形状、不同尺寸的零件加工。
通过调整加工程序和参数，数控机床能够实现不同零件的快速、高效加工。
此外，数控机床还具有很强的可扩展性，能够根据生产需求进行升级和改造，满足不断变化的市场需求。
四、加工效率高数控机床采用先进的加工技术和工艺，能够实现高效加工。
在加工过程中，数控机床能够快速完成切削、钻孔、铣削等操作，缩短了加工时间，提高了生产效率。
同时，数控机床还能够实现多道工序的连续加工，减少了零件在生产过程中的停滞时间，进一步提高了生产效率。
五、可靠性高数控机床采用先进的控制系统和零部件，具有很高的可靠性。
在长时间运行过程中，数控机床能够保持稳定的性能和精度，确保生产的稳定性和产品质量。
此外，数控机床还具有完善的故障诊断和报警系统，能够及时发现并处理故障，减少停机时间，提高生产效率。
六、操作简便数控机床的操作简便易懂，不需要专业技术人员进行操作和维护。
通过简单的操作界面和提示信息，操作人员可以轻松地完成加工程序的输入和调整。
此外，数控机床还具有自动编程功能，能够根据零件图纸自动生成加工程序，进一步简化了操作过程。
七、功能丰富数控机床具有丰富的功能和选项，能够满足不同生产需求。
例如，数控机床可以实现多种切削方式和切削参数的选择，满足不同材质和不同加工需求；同时还可以实现多种辅助功能的选择，如自动测量、自动补偿等。
一．写出CAK6140数控车床检验标准1.机床外观的检查机床外观的检查一般可按通用机床的有关标准进行，但数控机床是高技术设备，其外观质量的要求更高。
外观检查内容有：机床有无破损；外部部件是否坚固；机床各部分联结是否可靠；数控柜中的MDI／CRT单元、位置显示单元、各印制电路板及伺服系统各部件是否有破损，伺服电动机（尤其是带脉冲编码器的伺服电机）外壳有无磕碰痕迹。
2.机床几何精度的检查数控机床的几何精度综合反映机床的关键零部件组装后的几何形状误差。
数控机床的几何精度检查和普通机床的几何精度检查基本类似，使用的检查工具和方法也很相似只是检查要求更高。
每项几何精度的具体检测办法和精度标准按有关检测条件和检测标准的规定进行。
同时要注意检测工具的精度等级必须比所测的几何精度要高一级。
现以一台普通立式加工中心为例，列出其几何精度检测的内容：1）工作台面的平面度。
2）各坐标方向移动的相互垂直度。
3）Ｘ坐标方向移动时工作台面的平行度。
4）Ｙ坐标方向移动时工作服台面的平行度。
5）Ｘ坐标方向移动时工作台Ｔ形槽侧面的平行度。
6）主轴的轴向窜动。
7）主轴孔的径向圆跳动。
8）主轴沿Ｚ坐标方向移动时主轴轴心线的平行度。
9）主轴回转轴心线对工作台面的垂直度。
10）主轴箱在Ｚ坐标方向移动的直线度。
对于主轴相互联系的几何精度项目，必须综合调整，使之都符合允许的误差。
如立式加工中心的轴和轴方向移动的垂直误差较大，则可以调整立柱底部床身的支承垫铁，使立柱适当前倾或后仰，以减少这项误差。
但是这也会改变主轴回转轴心线对工作台面的垂直度误差，因此必须同时检测和调整，否则就会由于这一项几何精度的调整造成另一项几何精度不合格。
机床几何精度检测必须在地基及地脚螺栓的混凝土完全固化以后进行。
考虑到地基的稳定时间过程，一般要求在机床使用数月到半年以后再精调一次水平。
检测机床几何精度常用的检测工具有：精密水平仪、900角尺、精密方箱、平尺、平行光管、千分表或测微仪以及高精度主轴心棒等。
