视觉辅助数控铣削加工轨迹的生成
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。
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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
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视觉辅助数控铣削加工轨迹的生成
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，旋转主轴头或转台等措施，完成多工序，多面加工的复合。
功能方向的发展
用户接口是图示的用户界面，是数控系统和用户接口之间的用来对话窗口。由于不同的用户界面的要求不同，从而大用户界面的开发的工作量很大，这是用户界面软件发展到最困难的一部分。目前互联网，虚拟现实，科学计算和多媒体技术，对用户界面的可视化提出了更高的要求。图形用户界面大大方便了非专业用户使用，它可以进行窗口和菜单操作，易于编程和快速编程，三维动态三维彩色图像，图形，仿真，图形蓝图，动态跟踪和仿真，不同方向的视图和局部显示比例缩放功能均可以实现。
可视化科学计算可用于高效的数据处理和解释数据，使信息交流不再局限于用文字和语言，并且可以直接在图形，图像，动画，视频和其他信息之间使用。可视化技术与虚拟环境技术的进一步扩大，如图纸设计，虚拟样机技术，在缩短产品设计周期，提高产品质量，降低生产成本等应用领域具有重要意义。数控技术在可视化领域的技术可用在CAD / CAM领域，例如自动编程、设计参数的自动设定，刀具补偿和刀具的动态数据处理和显示，以及可视化仿真加工，以及其它方面。
