基于机器视觉的金属板材数控渐进成形加工轨迹坐标对位研究

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1、摘要金属板材数控渐进成形技术引进快速原型制造分层制造的思想将复杂的三维模型沿Z轴方向切成一系列二维断面并沿这些断面轮廓生成加工轨迹采用三轴数控设备控制成形工具头沿加工轨迹对板材进行局部的塑性加工加工时要把和工件形状一样的支撑模型放在板材下面以使板材成形一圈圈的加工轨迹对支撑模型形成一个包络面如果这个包络面与支撑模型间发生错位将严重影响成形精度并撞坏工具头和支撑模型因此以机床坐标系为基准的加工轨迹坐标与支撑模型坐标称造型支撑模型时所采用的坐标系为支撑模型坐标系的准确对位至关重要本文以机器视觉的理论和

2、方法为基础创造性地将单目视觉和金属板材数控渐进成形技术相结合构建了非接触式的加工轨迹坐标对位系统建立了考虑透镜畸变的CCD摄像机标定模型研究了标定参数的求解方法从而得到CCD摄像机的高精度畸变系数本文着眼于协调支撑模型坐标系和机床坐标系的位置关系通过一系列图像处理步骤提出了将Hough变换和最小二乘法相结合获取定位孔以及定位架内圆孔参数特征的亚像素级提取方法根据目标参数信息推导出确定机床坐标系与支撑模型坐标系位置关系的方法步骤并由PMAC完成机床坐标系的平移和旋转进而使机床坐标系与支撑模型坐标系准

3、确吻合从而实现了金属板材数控渐进成形技术中加工轨迹坐标的非接触式快速对位加工轨迹坐标的准确对位有效地排除了成形过程中坐标对位问题对零件上经常出现地拉裂材料堆积材料硬化等现象造成的不利影响有利于更准确地进行金属板材渐进成形的工艺分析关键词数控渐进成形快速原型支撑模型机器视觉单目视觉坐标对位图像处理亚像素IAbstractSheetmetalincrementalformingtechnologyadaptsthetheoryof“LayeredManufacturing”ofRapidPrototy

4、ping(RP)technology,dividingthecomplicatedthree-dimensionshapeintoaseriesoftwo-dimensionlayers,usingthree-axisNCformingfacilitytodriveaformingtoolingheadmanufacturingtheworkpiecewithlayeredplasticimprovementmanneralongtheformingtrajectory,whichderivesf

5、romthecontourlineofthetwo-dimentionlayer.Whenmanufacturetheworkpiece,itisnecessarytoplaceabolstermodelunderthesheet,layerandlayerformingtrajectorywillencirclethebolstermodel.Iftheformingtrajectorycannotinosculatewiththebolstermodelaccurately,itwillhas

6、aseriouslynegativeinfluenceontheformingprecision,evendestroythetoolingheadandthebolstermodel.So,itisextremelyimportanttoharmonizetheformingtrajectorywiththebolstermodelprecisely.Basedonthetheoryandthemethodofmachinevision,thispapercreativelydevelopsan

7、on-touchformingtrajectorycoordinatesorientationsystembycombiningmonocularvisionwithsheetmetalincrementalformingtechnology.InordertogetthehighaccuracyaberrationcoefficientoftheCCDcamera,thecalibrationmodelconsideringtheaberrationofthelensisestablished,

8、withthemethodtogetthecalibrationparametersbeingstudied.Thispaperemphasizesonthewaytoharmonizetheformingtrajectorywiththebolstermodelprecisely.Afteraseriesofimageprocessingsteps,providesameasuretogetthesubpixelprecisionoftheobjectivefeaturespar