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轮廓类精密机械零件尺寸测量技术及精度问题

2019-09-14 10:43:40

随着科学技术的发展,生产过程自动化的飞速发展和精密加工的广泛应用,对生产加工的机械零件的精度要求日益提高,精密零件的尺寸测量问题也越来越引起人们的重视,现代工业生产的水平离不开零件尺寸测量技术。

现在的机械零件变得越来越复杂,由单一模型向多模型发展,精密零件的类型也越来越多,各种零件的对形状的要求也越来越多,因此对尺寸测量检查技术也越来越高。目前机械零件大多数都采用工厂生产线的生产模式,成千上万零件是由分散的不同地区的工厂生产,较后需要组装的到一个产品上,由于不同单位生产能力不同,这就要求能对提高对每个零件尺寸检测的精度,测试其是否满足要求。因为零件尺寸是否准确,对机器仪器等各种机械产品的质量、工作精度、稳定性、耐磨性、噪声及使用寿命等均有很大的影响,因此相关智能的零件尺寸测量方法成为越来越多学者研究的目标。

目前,主流的机械零件尺寸测量方法主要是通过人工利用专用的测量工具或者专门定制的零件尺寸标准模板来进行对比测量的,测量精度不高,所测得数据受到人为因素影响较大,尺寸测量非常麻烦,费时费力,而且一些测量零件尺寸的工具往往需要对零件进行硬性接触,这对精密零件来说,会产生不小的磨损。较为重要的是,一些高精密零件对尺寸测量精度要求较高,传统的测量方法难免在测量中产生一些微小误差,对于高精密的机械零件来说,极为微小的尺寸测量误差对其自身影响较大,这就导致传统的方法测量精度较高的机械零件时,不能保证测量精度,测量结果不准确的问题。

为了解决以上问题,本文提出了一种基于计算机视觉的高精度机械零件尺寸测量方法。该方法采用误差补偿技术,通过补偿在测量过程中产生的不可避免的角度偏移偏差,以及距离误差,把不可控制的误差当量控制在较小范围内,尽可能的恢复精密零件的真实尺寸信息,提高测量精度和测量的准确度,准确测量高精密零件的尺寸。实验表明,本文提出的方法能够克服传统方法的缺陷,取得了不错的效果。

零件尺寸测量原理

当前针对机械零件尺寸测量的方法主要是通过人工检测,通过特定工具完成尺寸的测量,基于智能化的零件尺寸测量多半是通过提取零件的尺寸边沿像素,然后与完整的零件图像像素进行相减操作,如果相减的差值结果通过直径,或者角度的计算,求出真正的尺寸,在设置的零件尺寸的缺陷阀值,如果计算出的结果大于阀值,那么认为零件尺寸的结果不符合要求,如果计算尺寸的结果小于阀值,那么计算完毕,求出真正的阀值。

在平时的精密机械加工过程中,经常会因为一些精度的问题而导致零部件生产出来不合格,精密机械加工的精度问题。

1 概述

1.1 加工精度与加工误差

加工精度是指零件加工后的实际参数(尺寸、形状和位置)与理想参数的符合程度。实际加工不可能做得与理想零件完全一致,总会有大小不同的偏差,零件加工后的实际参数对理想参数的偏离程度,称为加工误差。这是没有办法避免的,只能想办法去让加工精度的实际参数接近理想参数。

1.2 原始误差

由数控机床、工装夹具、切削刀具和工件组成的精密机械加工工艺系统(简称工艺系统)会有各种各样的误差产生,这些误差在各种不同的具体工作条件下都会以各种不同的方式(或扩大、或缩小)反映为工件的加工误差。工艺系统的原始误差主要有工艺系统的几何误差、定位误差、工艺系统的受力变形引起的加工误差、工艺系统的受热变形引起的加工误差、工件内应力重新分布引起的变形以及原理误差、调整误差、测量误差等。

1.3 研究机械加工精度的方法

研究精密机械加工精度的方法分析计算法和统计分析法。可以尽可能的让误差减少到较小。

2 工艺系统集合误差

数控机床导致的几何误差

加工中切削刀具相对于工件的成形运动一般都是通过数控机床完成的,因此,工件的加工精度在很大程度上取决于数控机床的精度。数控机床制造误差对工件加工精度影响较大的有:主轴回转误差、导轨误差和传动链误差。数控机床的磨损将使机床工作精度下降。所以选择好的数控机床也是可以降低误差的一种方法,一般来说我们国内现在的生产的一些数控机床还远远比不上国外的数控机床,相比之下国内产出来的数控机床加工误差较大。常州公司则是引进了日本的津上数控机床,该机床不但精度高,而且工作效率很高。