CN108000239A - 数控加工在线检测系统 - Google Patents

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沈凯
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    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q17/00—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
    • B23Q17/24—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools using optics or electromagnetic waves
    • B23Q17/248—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools using optics or electromagnetic waves using special electromagnetic means or methods
    • B23Q17/249—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools using optics or electromagnetic waves using special electromagnetic means or methods using image analysis, e.g. for radar, infrared or array camera images

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Abstract

本发明公开了一种数控加工在线检测系统，其包括照明装置、CCD图像传感器、图像采集卡、DSP数字信号处理装置和计算机，通过照明装置配合CCD图像传感器获取工件的图像数据，CCD图像传感器获取的图像数据通过图像采集卡分别传输至计算机和DSP数字信号处理装置，通过DSP数字信号处理装置对采集到的图像进行数据处理，将得到数据与标准工件的理想数据进行比对，分析找出误差元素，通过计算机内置的一次补偿模块对在线检测系统的误差进行预测和一次补偿。本发明的数控加工在线检测系统可以对复杂曲面的零件的加工精度进行在线检测，应用范围更广，检测精度更高，可以使毛胚的加工余量均勾分布，提高加工质量和测量效率，实现加工—测量—补偿加工的一体化。

Description

数控加工在线检测系统
技术领域
本发明涉及数控加工技术领域，具体涉及一种数控加工在线检测系统。
背景技术
在线检测系统是在数控机床上直接对数控加工后的零件进行检测，通过对加工后精度的分析评价，利用误差补偿后的数控代码来进行再加工的集成化检测技术。目前在线监测大多是采用位移传感器针对简单规则形体的加工零件进行检测，无法对复杂曲面的零件的加工精度进行在线检测，因而需要对其进行改进。
发明内容
本发明的目的在于针对背景技术所述的现有的在线检测系统无法对复杂曲面的零件的加工精度进行在线检测的问题，提供一种数控加工在线检测系统。
实现本发明的目的技术方案如下：
一种数控加工在线检测系统，其包括照明装置、CCD图像传感器、图像采集卡、DSP数字信号处理装置和计算机，通过计算机对照明装置进行照明亮度控制，通过计算机对CCD图像传感器进行摄像同步控制，通过照明装置配合CCD图像传感器获取工件的图像数据，CCD图像传感器获取的图像数据通过图像采集卡分别传输至计算机和DSP数字信号处理装置，图像采集卡通过PCI接口将数据传输至计算机和DSP数字信号处理装置，计算机和DSP数字信号处理装置通过PCI接口相互传输数据，通过DSP数字信号处理装置对采集到的图像进行数据处理，将得到数据与标准工件的理想数据进行比对，分析找出误差元素，通过计算机内置的基于灰色系统理论的灰色GM(1，1)模型和时间序列分析的自回归积分滑动平均模型ARIMA模型的一次补偿模块对在线检测系统的误差进行预测和一次补偿。
上述方案中更优选的方案，在线监测一次补偿后若不满足精度要求，通过计算机内置的基于偏最小二乘回归模型的二次补偿模块对在线检测系统的误差进行二次补偿。
上述方案中更优选的方案，在线检测测量数据如果不完整，通过计算机内置的基于Bootstrap方法的在线检测误差标准不确定度的评定模块进行数据处理，补充在线测量数据。
上述方案中更优选的方案，所述的计算机与监控器连接，通过监控器实时显示在线检测系统的状况，以便于操作者顺利监控。
本发明的有益效果如下：本发明的数控加工在线检测系统，通过图像传感器获取工件的图像数据，通过图像采集卡转化为数字量，并分别传输至DSP数字信号处理装置和计算机，通过DSP数字信号处理装置对采集到的图像进行数据处理，将得到数据与标准工件的理想数据进行比对，分析找出误差元素，通过计算机内置的一次补偿模块对在线检测系统的误差进行预测和一次补偿，更进一步地，如果补偿后精度不够，还可以采用计算机内置的二次补偿模块进行二次补偿，进一步提升工件的加工精度。本发明的数控加工在线检测系统不仅可以对规则形体的加工零件进行在线检测，而且可以对复杂曲面的零件的加工精度进行在线检测，应用范围更广，检测精度更高，可以显著提升工件的加工精度。本发明通过较好的可靠的拟合算法和采样策略，使毛胚的加工余量均勾分布，提高加工质量和测量效率，实现加工—测量—补偿加工的一体化。
附图说明
图1为本发明的原理示意图；
图中，1为照明装置，2为CCD图像传感器，3为图像采集卡，4为DSP数字信号处理装置，5为计算机，6监控器，7为PCI接口。
具体实施方式
下面为本发明的具体实施方式
参照图1所示，本发明的数控加工在线检测系统，其包括照明装置1、CCD图像传感器2、图像采集卡3、DSP数字信号处理装置4和计算机5，通过计算机5对照明装置1进行照明亮度控制，通过计算机5对CCD图像传感器2进行摄像同步控制，通过照明装置1配合CCD图像传感器2获取工件的图像数据，CCD图像传感器2获取的图像数据通过图像采集卡3分别传输至计算机5和DSP数字信号处理装置4，图像采集卡3通过PCI接口7将数据传输至计算机5和DSP数字信号处理装置5，计算机和DSP数字信号处理装置通过PCI接口7相互传输数据，通过DSP数字信号处理装置4对采集到的图像进行数据处理，将得到数据与标准工件的理想数据进行比对，分析找出误差元素，通过计算机5内置的基于灰色系统理论的灰色GM(1，1)模型和时间序列分析的自回归积分滑动平均模型ARIMA模型的一次补偿模块对在线检测系统的误差进行预测和一次补偿。
上述方案中更优选的方案，在线监测一次补偿后若不满足精度要求，通过计算机5内置的基于偏最小二乘回归模型的二次补偿模块对在线检测系统的误差进行二次补偿。
上述方案中更优选的方案，在线检测测量数据如果不完整，通过计算机5内置的基于Bootstrap方法的在线检测误差标准不确定度的评定模块进行数据处理，补充在线测量数据。
上述方案中更优选的方案，所述的计算机5与监控器6连接，通过监控器6实时显示在线检测系统的状况，以便于操作者顺利监控。
下面对本发明的具体实施方式进行进一步地说明：
首先把标准工件安装在在线检测系统中，经照明装置1照明由CCD图像传感器2采集到标准工件的图像，通过CCD图像传感器2扫描系统完成图像的光\电转换及视频信号输出功能；视频信号由图像采集卡3转化为数字图像信号，通过DSP数字信号处理装置4进行图像处理和分析计算出标准工件的主要参数，也就是标准量块；然后再将待测工件安装在在线检测系统中，重复上述过程检测出待测工件的主要参数，与标准量块进行比对，检验待测是否合格，并分析找出误差元素，然后通过计算机5内置的基于灰色系统理论的灰色GM(1，1)模型和时间序列分析的自回归积分滑动平均模型ARIMA模型的一次补偿模块对在线检测系统的误差进行预测和一次补偿；如果在线监测一次补偿后仍然不满足精度要求，通过计算机5内置的基于偏最小二乘回归模型的二次补偿模块对在线检测系统的误差进行二次补偿，本发明的方案可以使毛胚的加工余量均勾分布，提高加工质量和测量效率。在此过程中，监控器66可以进行实时显示检测处理，来保证操作者顺利监控。
需要说明的是，以上所述仅为本发明的几个优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种数控加工在线检测系统，其特征在于，其包括照明装置、CCD图像传感器、图像采集卡、DSP数字信号处理装置和计算机，通过照明装置配合CCD图像传感器获取工件的图像数据，通过计算机对照明装置进行照明亮度控制，通过计算机对CCD图像传感器进行摄像同步控制，CCD图像传感器获取的图像数据通过图像采集卡分别传输至计算机和DSP数字信号处理装置，图像采集卡通过PCI接口将数据传输至计算机和DSP数字信号处理装置，计算机和DSP数字信号处理装置通过PCI接口相互传输数据，通过DSP数字信号处理装置对采集到的图像进行数据处理，将得到数据与标准工件的理想数据进行比对，分析找出误差元素，通过计算机内置的基于灰色系统理论的灰色GM(1，1)模型和时间序列分析的自回归积分滑动平均模型ARIMA模型的一次补偿模块对在线检测系统的误差进行预测和一次补偿。
2.根据权利要求1所述的数控加工在线检测系统，其特征在于：在线监测一次补偿后若不满足精度要求，通过计算机内置的基于偏最小二乘回归模型的二次补偿模块对在线检测系统的误差进行二次补偿。
3.根据权利要求1所述的数控加工在线检测系统，其特征在于：在线检测测量数据如果不完整，通过计算机内置的基于Bootstrap方法的在线检测误差标准不确定度的评定模块进行数据处理，补充在线测量数据。
4.根据权利要求1所述的数控加工在线检测系统，其特征在于：所述的计算机与监控器连接，通过监控器实时显示在线检测系统的状况，以便于操作者顺利监控。
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