坐标加工中心（精选十篇）
坐标加工中心 篇1
第一工序——加工两端中心孔及内孔为终加工, 加工基于曲轴毛坯, 而且加工中心孔的质量和精度是后续整个加工工艺的基准, 所以如何确保第一步的加工质量是整个工艺的关键。
1 加工设备和加工要求简述
加工设备采用CNC加工中心 (NTC生产的N5H型机床) 。曲轴毛坯的公差要求是±0.8。影响加工质量的因素很多:机床本身的精度, 刀具, 夹具, 等等。本文主要分析两端内孔对中心孔的测量, 以及数据反映了机床那些参数需要调整。因为两端中心孔的对中性对本工序加工特征以及后续加工都有重要的影响。
首工序加工过程:铣削两端面→加工法兰端中心孔 (基准G) →加工法兰端内孔 (输出扭矩定位孔) →工作台旋转180°→加工芯轴端中心孔 (基准F) →加工螺纹导引孔→加工芯轴和链轮轴外圆 (同一刀具一次加工) 。测量采用三坐标测量仪 (三坐标) 进行测量。
2 三坐标测量原理分析
三坐标采用扫描GFP建立基准来评价位置度, P基准加工与芯轴端为同一机床坐标系, 本文为便于分析, 假设P基准与Z-Y平面垂直。扫描锥孔G和F, 建立基于工件的空间矢量坐标系, 以此消除工件因为放置面高低变化给测量带来的影响。 (测量时, 工件以#1, 5主轴颈, #2连杆颈毛坯面放置于支架上, 上方以橡胶块压紧, 以保证工件在测量中不产生移动, 保证测量精度) 。另机床坐标系与三坐标坐标系方向不同, 本文已经将三坐标数据转化为机床坐标系下数据, 便于直接分析。
在三坐标建立的空间矢量坐标系中如果工件因为三坐标夹具原因, 无法与机床在同一水平角度, 也不会影响工件的测量。
现取一件曲轴, 测量2) 处截面5次, 每次人为的垫起支撑一侧的高度, 以造成工件放置不平的效果, 以此验证放置不平对三坐标测量结果的影响。 (此处不讨论因垫起过高而引起的测针与工件干涉而无法正常测量的情形。) 从上表可以发现测量结果并没有因为放置上的不平而造成测量结果的差异。所以三坐标测量可以反映出基于毛坯加工的机床的自身加工精度, 此精度与机床夹具对曲轴的放置水平是否与主轴水平无关。
3 三坐标测量结果分析与CNC调整
三坐标扫描G-F建立空间矢量坐标系, 每个加工特征取两个截面, 输出测量截面, 圆圆心对G-F的位置度来评价特征截面对G-F的位置度。测量后如果发现 (如图1) 矢量图所示现象, 则说明工件加工时中心孔不对中, 即加工两端中心时机床X-Y内坐标不一致。实际机床内的工件状态则如下右图, 调整CNC加工中心时, 应调整机床在X-Y坐标平面内的值, 此时无法通过调整工件放置的水平角度来达到对中一致 (如图2) 。
以下通过具体的事例来说明, 首先测量了5件曲轴, 得到数据报告。因为机床内坐标XY可以分别进行调整, 为便于分析在此只分析机床Y向上的调整。通过数据的计算, 可以得出中心孔在加工时的错位量。计算结果有差异是因为实际测量位置不同而存在测量加工不确定度, 实际调整时以两者的平均值来调整加工机床。假设两端中心孔Y向上错位1.5mm, 经过计算如下, 通过计算得到的结果为1.5mm, 则与事先假设的错位量相同。
4 经验的调整方法
上述计算方法同样分别在X和Y向上计算, X与Y向采用相同的计算公式。在此取Y向分析来说明。计算后如图倾斜, 则调整芯轴端夹持主轴颈的垫片。计算公式Y/X=444X (1-3) /77.0。计算结果即为垫片的调整量。接下来证明这种方法的不当性, 首先证明采用3) , 4) 和采用5) , 6) 计算结果一致, 然后证明采用经验的调整方法不当的原因。其中77与444皆为估计值, 得出的结果也很粗略。下面采用的计算采用实际测量截面间的距离值, 分别是56与441.989。
经验调整方法基于芯轴和第二芯轴外圆的两截面 (5) , 6) ) 测量结果进行计算。因为螺纹内孔和芯轴在同一坐标系下加工, 所以采用内孔分析 (本文中1) 和2) ) 和采用外圆分析 (本文中5) 和6) ) 得到的结果是一致的。下面首先证明两者的计算结果是一致的 (如图3) 。
分别得到模拟状态下的5) 6) 3) 4) 的值, 和5) ～6) 和3) ～4) 的计算结果:采用经验调整方法公式进行计算, 3) ～4) 得到的结果与5) ～6) 得到的结果是一致的。经验的调整方法只取一端的数据, 即只取3) , 4) (同5) , 6) ) 进行计算。通过计算结果调整曲轴在夹具内放置的水平度 (通过调整垫片, 抬高或降低曲轴一端) 。
从三坐标测量原理分析中所述, 这种调整方法是无法有效的进行调整机床的, 因为这样的方法可以归结为夹持处毛坯外形的变化。
正常放置 (直线) 和抬起 (波纹线) 放置加工时, 如图4所示。
正常放置和抬起放置工件加工后测量时, 如图5, 6所示。
从上文三坐标测量原理上分析, 两种测量状态下, 测量结果是相同的, 依然存在错位量。
因为抬高或降低一端, 机床的坐标系没有变化, 机床对中性没有改变, 两端孔的空间关系也没有变化。
从上文分析可以得出:原有的经验的调整方法不能有效的调整机床。
5 测量结果的其它形式
另一种可能的测量结果如图7。
说明加工中工件发生了弯曲, 加工后工件回弹。如图8, 9所示。
所以向量L1和L2应同时考虑, 这也是经验的调整方法的不当之处。关于此类结果的分析及加工中心如何调整如前文所述相同。
6 结语
三坐标可以有效的反映出机床加工的精度, 只有在正确理解三坐标的测量原理和所建坐标系下才能正确的分析数据, 才能得到正确的结果用于加工机床的调整。
当然, 工件的加工质量与刀具, 夹具, 工作台, 等等都有重要的关系, 本文不能一一详述, 但同样也需从原理和具体方法上分析才能有效的发现问题, 解决问题。
摘要：以某4缸曲轴加工测量为例, 分析了三坐标 (三坐标) 如何测量及如何分析测量报告, 如何利用测量结果调整加工设备, 并指出了经验的调整方法为何不当, 阐述了如何正确理解测量原理、分析报告、调整机床。
关键词：三坐标测量仪 (三坐标) ,对中,中心孔,基准,加工,调整,空间矢量坐标系
参考文献
[1]杨叔子.机械加工工艺师手册[M].机械工艺出版社, 2001.8.
[2]孙本绪, 熊万武.机械加工余量手册[M].国防工业出版社, 1999.11.
坐标加工中心 篇2
浅淡WGS-84坐标系与任意坐标系的坐标转换
GPS系统的`建立为测绘工作提供了一个崭新的定位测量手段,由于GPS定位技术具有高精度、速度快、成本底的显著优点,因而在控制测量及城市工程网的建立、更新与改造中得到了广泛的应用.主要阐述了GPS定位系统所采用的WGS-84坐标系与任意坐标系之间的坐标转换关系.
作 者：汪生燕 王海芹 作者单位：青海省基础地理信息中心,青海,西宁,810000刊 名：西部探矿工程英文刊名：WEST-CHINA EXPLORATION ENGINEERING年，卷(期)：21(4)分类号：P228.4关键词：WGS-84坐标系 任意坐标系 转换参数 数学模型
坐标加工中心 篇3
构建之初
圣熙8号购物中心于2010年9月28日正式运营，而物美集团购物中心事业部，则接手于2010年12月中旬。经过了两年时间。不论从市场反应，还是消费者认知度，都处于快速成长的势头。
众所周知，物美商业集团留给大众一直是一个超市业巨头的印象。而对于百货、购物中心来讲，对于物美集团在整个北京市场来说，是发展迅速又相对年轻的业态。圣熙8号购物中心坐落于海淀区学清路甲8号，地处中关村、五道口、清华中路“消费金三角”核心区域，是一个充满活力、拥有巨大市场潜力的商业地段，张琼说：“圣熙8號购物中心的选址、定位和构建，是加快我们物美集团购物中心事业部，百货业态的发展速度，同时对于学清路区域未来商业集聚发展，形成较大规模的前瞻性决定。我们在选址上锁定学清路的区域，周围的八大院校、企事业单位以及海淀区东升乡所覆盖的9.8平方公里区域都需要有大型百货商业的存在。所以，集团当时毅然决然投入重资，锁定该商业发展项目并适时组建物美商业集团购物中心事业部，百货零售商业业态进入到快速发展阶段。”
循序渐进，渐入佳境
对于自身所出的地理位置，圣熙8号给出了精准的客户群定位——学生群体、院校教、职员工和周边社区高端消费群体。张琼说，从圣熙8号两年来经营的状况来看，符合当初的经营定位和发展计划。一类属于相对成熟、稳定的客群，另有周边院校相对年轻的学生群体对圣熙8号购物中心也在逐步地接受和信赖。
圣熙8号购物中心属于典型的社区购物中心业态，一类主营包括有七大经营品类，化妆、珠宝、男装、淑女装、皮具、少淑女装、家具儿童、运动。其中服装服饰、黄金珠宝面对的是成熟、有高端消费能力的人群；而量贩、快销类商品则针对年轻客群。为了不断找准周边客户群体的需求，圣熙8号也一直在不断的进行升级调整：“我们品牌的组合、升级，包括卖场的改造，都属于循序渐进的作业方式。首先让大众认可，其次我们所选的品牌搭建要能满足周边客户群的需求。第二，品牌进驻到购物中心，品牌公司自身能够获得很好的收益。购物中心和供应商之间的利益才能够互相完善、发展与共荣。”二是多元化、商品丰富的美廉美大卖场、屈臣氏超市以及各式餐饮业态（肯德基、吉野家、呷哺呷哺、萨莉亚、食立方等）。三是娱乐项目（影城、KTV、美发、美体）等服务功能项目的完善，让消费者多种需求得到满足。
从圣熙8号内购物中心业态目前四万五千平米的体量来讲，张琼说他们要做的事情还很多。比如市场的调研、顾客消费的需求、品牌的补充、搭建的逐步合理完善、购物中心服务体系功能化的逐步完善，更多的租赁的项目的增加来满足更多消费者的的需求。张琼强调，圣熙8号最终呈现的，将会是一个真正的社区型购物中心完整体系。
开业将近两年半，圣熙8号购物中心经营发展的趋势，高于北京市同质化的商业业态。两年来圣熙8号均以约38%的速度在增长，而这个速度远远高于北京市平均增速。然而，张琼却谦虚地认为，作为新型的购物中心，圣熙8号购物中心还不能和成熟的商场去进行横向的比较。圣熙8号属于新生的商场，所处的阶段是，计划制定合理，团队执行到位，市场的反应跟进越快，呈现的效果就越好。圣熙8号购物中心目前的同比增长概率也只是作为自身发展的参考。但也显见，圣熙8号购物中心的经营模式仍然发展空间很大。
客群行销，盘活客流
超市和购物中心的客流一定是断层的吗？答案当然是不！借助超市的顾客资源资源，可以同时带来购物中心的客源，同时又让超市经营受益。张琼对此说：“物美是传统的超市和大卖场的主力军，在消费者当中具有一定影响力。从我们集团和我们购物中心事业部来讲，也一直在探讨百货+超市的业态、同时购物中心经营模式如何和大卖场的客群行销，形成一个联动、共享机制。”在2012年，圣熙8号购物中心在做好主流、强化经营的同时，不断通过各种文化宣推活动，扩大圣熙8号购物中心的影响力（以圣熙8号购物中心冠名的“模力绽放”选秀活动，邀请某品牌形象代言人黄晓明、林志玲到店活动）。一下子提高了圣熙8号在周边商圈的影响力和关注度。不仅如此，接下来由此启发的更多的文化娱乐活动，以此来增加了购物中心的影响力。
超市的消费群体是稳定而长期的，而购物中心除了平时的客户流量，在一年当中七个大节日、十三个小节日，会集聚非常多客群，这些客群同样会分享给超市。在圣熙8号，购物中心和美廉美超市就是这样相辅相成、互相受益的。
赛马不相马 成果论英雄
当我问及圣熙8号的企业文化时，张琼说了句：“赛马不相马，成果论英雄。”说得再好，没有结果有说服力。“圣熙8号作为新组建的团队，需要一定的磨合，但是我们在团队完成日常工作的同时，要积极拓展，打造我们的梯队建设。不仅要完成购物中心的工作，还要进行团队建设。梯队建设符合我们企业文化当中自己建设的核心理念，我们物美体系下的购物中心将来也会迅猛地发展。只要时机成熟、条件成熟、环境允许。显然团队是一个非常重要的资源，我们行业内的猎头公司漫天都在飞，到处招聘，这个时候我们不排除人员的正常流动。但是员工认为在这个企业当中有发展的前景、或者在发展的同时还能学到很多东西、企业能够给团队最适合的发展平台，这三个因素让我们圣熙8号在物美企业文化和执行企业文化中的感触。”
现在社会人员的流动性太大，尤其是服务领域。但圣熙8号购物中心的经营团队却是年轻活泼、团结向上，敢于挑战的团队，张琼还坦言物美团队工资标准其实并不高，工作也非常辛苦，但员工都非常稳定，努力学习百货业态经营的管理技能，这点是非常难能可贵的。
职业·个人 问与答
《时尚北京》：您在工作中最看重的一点是什么？
张琼：我个人在物美购物中心事业部里有“拼命三郎”之称，自从我在购物中心事业部工作之后，生活当中以工作为主，更多地与团队在一起战斗，做好表率。我的外表虽看似粗犷，但做经营管理这项工作需要细心。
《时尚北京》：您的兴趣爱好？
张琼：我个人爱好写毛笔字，圣熙8号购物中心墙外挂的“福”字条幅，就是我写的。物美举办的历次书法比赛，我也都积极参与，这是我的个人爱好。自己年轻的时候看待问题容易走极端，容易冲动，通过学习传统书法来陶冶自己、磨练自己。
《时尚北京》：除此之外还有没有喜欢做的事？
张琼：我爱好看书，其中多数书籍都和工作有关系。看书第一是补充自己的知识，第二是休闲。看书是很好的自我调节的方式。
再一个爱好是跟我的团队进行沟通，我性格比较外向，会和团队经常沟通工作之外的事，多了解员工需要帮助的私人事情。在团队当中我没有上级和下属的概念，我们只是角色和定位不同，发挥作用不同。
《时尚北京》：时尚是什么？
张琼：时尚是大众认可，大众追捧的，雅俗共赏才是时尚。
卧式加工中心工件旋转坐标系的换算 篇4
1 回转工作台旋转后坐标系建立的原理
如图1所示,工件在回转工作台0°工位时零点偏置为G54,测得该工位工件坐标系原点在机床坐标系中的坐标值为XG54、YG54、ZG54、BG54,输入机床工件坐标系存储单元G54中。工作台回转中心坐标值为XO、ZO。
回转工作台顺时针旋转90°后为G55面,其工件坐标系零点的机械坐标为:
回转工作台顺时针旋转180°后为G56面,其工件坐标系零点的机械坐标为:
回转工作台顺时针旋转-90°后为G57面,其工件坐标系零点的机械坐标为:
2 程序的编制
建立好数学模型后,根据FANUC 0I-MC系统编程规则[1],使用宏指令中的工件零点偏置值系统变量(#5201~#5284)、局部变量(#1~#26),编制工作台回转后工件坐标系零点偏置自动计算程序如下。
3 应用说明
主程序中U、W为工作台回转中心坐标值XO、ZO的赋值。I、J、K为图中所示各值,I、J、K赋值时顺序不能颠倒。
4 总结
利用本程序自动计算工件坐标系偏置值,节约大量的操作时间,避免了操作过程中产生的误差,降低了学生在实际操作中的难度,同时为使学生更好地理解FANUC的宏程序提供了良好的素材,为将来解决生产实际问题提供了一种方法。用相同的原理建立卧式加工中心任意角度旋转坐标系数学模型,也可以编制任意角度旋转的宏程序,这里不再赘述。
参考文献
坐标加工中心 篇5
1、选择好一个用户坐标系的图，打开此图，在图中任选择一个坐标点，将此点以圆标记好；
2、选择多段线，打开“DYN”即“动态输入”按钮，输入刚才选择好的那点的坐标（为便于操作，选择方格网中的交点）X,Y（按照鼠标移动，若桌面上显示的是X坐标在前面，则先输入此点的X坐标，若Y坐标在前面，这先输入此点的Y坐标，桌面上鼠标的十字光标向上或者向右移动光标，保证一个数字不变化就可以判断出是哪个坐标在前，哪个坐标在后；就显示着“指定起点”“两个坐标的数字”字样），敲回车键，此时的鼠标已跳到另一个地方，我们把这个点认定为起始点，向远离用户坐标系图移动鼠标，再点击鼠标左键，就出现另一个点，我们把这个点认定为终结点，出现线点桌面，按“ESC”键，就出现了一条线段，选中此线段，输入Z，回车，在命令行中再输入E，回车。
3、将此图从左向右拉全选中此用户坐标系图，将刚才在用户坐标系上用小圆标注好的点选中，按鼠标右键，出现一个菜单栏，选择移动选项，再点击此坐标点用鼠标拖动到桌面上刚刚输入的点线中的起始点，而不是画线的终结点，松开鼠标，此时的世界坐标系就转换成了用户坐标系了。
4、转换完成后，就可以输入用户的坐标了，选择点输入坐
极坐标与直角坐标的互化 篇6
当然，还可以选择其他的两个独立参数用以刻画平面中点的位置.但这两种是最经常使用的方法.因为直角坐标描述平移变动时很方便，在初中时我们就很熟悉在直角坐标系中函数图象的平移和函数解析式之间的关系，高中后也学习了曲线平移与曲线方程之间的关系.而极坐标描述点作旋转变动时，就较为方便了，因为如果绕着极点旋转，到极点的距离是不变的，而旋转的角度就刚好和极角有关.在二维空间中，主要的变换就是平移和旋转，所以用这两种方法可以刻画平面当中大部分的变换了.
我们知道刻画角的大小有角度制和弧度制，但因为本质都是刻画角的大小，只是标准不一样，所以找到一个桥梁后就可以互相转化.同样的，曲线的直角坐标方程和极坐标方程都是用来刻画曲线上点的横纵坐标的关系的，只需找到一个桥梁，必然也可以互相转化.桥梁是什么呢？转化后对于处理问题有什么帮助呢？
一、 极坐标与直角坐标的互化公式
以平面直角坐标系的原点为极点，x轴的正半轴为极轴，且在两种坐标系中取相同
的长度单位，平面内任意一点P的直角坐标与极坐标分别为(x,y)和(ρ,θ)，则由三角函数的定义可以得到如下两组关系式：
解
以极点为原点，极轴为x轴的正方向建立直角坐标系.
则x=ρ·cos θ，y=ρ·sin θ，这时曲线为：x2+y2+2x－3=0，直线为x+y－7=0.
曲线是以(-1,0)为圆心，半径为2的圆.
又圆心到直线的距离d=82=42，
所以AB的最小值为42－2.
在极坐标系中，遇到计算距离，面积问题，若用极坐标法不能解决或解决较困难，我们经常将它转化成直角坐标来解决.
例3
在直角坐标系xOy中，直线l的倾斜角为π3，截距为22，以原点O为极点，Ox为极轴的极坐标系中，曲线C的方程为ρ=2cos(θ－π4)，若直线l与曲线C交于A，B两点，求AB的长度.
解
由题意，得
曲线C的直角坐标方程为：x2+y2=2x+2y，
即x－222+y－222=1.
直线l的方程为：y=3x+22.
圆心C22,22
到l的距离d=622=
64.
所以|AB|=21－642=102.
2. 将直角坐标化成极坐标
例4
把下列点的直角坐标化成极坐标：
(1) A(－6,2)；(2) B(2,－2) .
解
(1) ρ=－62+22=22,tan θ=－33 .
又A在第二象限，所以θ=56π.所以A点的极坐标为22,56π.
(2) 因为ρ=2+2=2,tan θ=－1，
且A在第四象限，所以θ=74π.
所以B点的极坐标为2，74π.
例5
已知椭圆x2a2+y2b2=1(a>b>0)的左焦点为F，过F点有一直线l与椭圆交于P，Q两点，求证：1|PF|+1|QF|为定值.
分
析过椭圆的焦点的弦被焦点分成的两部分是椭圆的两条焦半径，若以椭圆的左焦点为极点，建立极坐标系，则焦半径的长度很容易表示,为问题的解决奠定了基础.
证
明以椭圆的左焦点F为极点，建立如图2所示的极坐标系.
图2
设椭圆的极坐标方程为：ρ=ep1－ecos θ.（这里e=ca,p=b2c,c=a2－b2）
则PQ为椭圆的弦，设点P的极角为θ，则点Q的极角为π+θ，因此有
FP=ep1－ecos θ,FQ=ep1－ecosπ+θ)=ep1+ecos θ.
所以1PF+1QF=1－ecos θep+1+ecos θep=2ep=2ab2为常数.
以上两题如用直角坐标法做，虽然也能解出，但运算量大，对学生的运算能力要求高，如化成极坐标来解，则运算量大大降低.
例6
已知椭圆x224+y216=1,直线l:x12+y8=1,点P在直线l上，射线OP交椭圆于点R，点Q在OP上，且满足OP·OQ=OR2，点P在l上移动时，求Q点的轨迹方程.
解
以O为极点，Ox轴建立极坐标系，则
椭圆方程为：ρ2cos2θ24+ρ2sin2θ16=1，直线l：ρcos θ12+ρsin θ8=1.
设Q点坐标为ρ,θ，P点为ρ1,θ，R点为ρ2,θ ，则ρ·ρ1=ρ22.
又ρ1=1cos θ12+sin θ8 ，
ρ22=1cos2θ24+sin2θ16，
所以ρcos θ12+sin θ8=1cos2θ24+sin2θ16 .
所以ρ·cos2θ24+sin2θ16=cos θ12+sin θ8.
化为直角坐标方程，得x224+y216=x12+y8，
即2x2+3y2－4x－6y=0为所求Q点的轨迹方程.
极坐标与直角坐标的相互转化是在解题时，对于同一个问题从不同角度来观察、探究与思考. 以不同知识内容为切入点，找出不同的解题方案，权衡解法优劣，提高解题效率，从而培养思维能力、创新意识和创造精神，实现数学的创造.
坐标加工中心 篇7
1 总体架构
本系统主要实现的功能是两轴转台中光点目标跟踪的视频图像采集、显示与光点中心坐标的提取。所设计的图像光点跟踪系统主要用于两轴测试转台的惯性导航测试、视频跟踪等,能进行视频采集,捕捉光点位置,显示光标。
基于FPGA的图像光点中心坐标提取系统电路部分以FPGA为核心,以CMOS摄像头、数字存储器、LCD显示组件等作为FPGA外设,最终实现对实时图像的采集、存储、显示与光点中心坐标的提取。采用Altera CycloneⅡ的EP2C8Q208C8N作为主控制芯片,选用EPCS4SI8为FPGA的配置芯片,CMOS数字图像传感器OV7670作为图像信息采集设备,在LCD显示终端显示实时图像。系统结构框图如图1所示。
2 FPGA 硬件电路的实现
电路采用模块化设计,分为视频采集模块、PLL锁相环时钟管理模块、I2C总线模块、SDRAM视频数据处理模块和LCD显示驱动控制模块。图1中的数字摄像头模块中含有OV7670图像传感器,它是标准的SCCB接口,并兼容I2C接口,本系统中选择I2C接口协议对OV7670进行寄存器初始化配置。摄像头把接收到的光信 号输出成 模拟视频 信号,然后经过OV7670图像传感器进行A / D转换,得到RGB565格式的数字信号。随后,这些数字信号被输送给FPGA处理,FPGA进行场、行扫描,一帧一帧地采集图像数据; 利用写SDRAM异步FIFO将数据输送给SDRAM控制器,然后,又通过读SDRAM异步FIFO将SDRAM控制器缓存的数据输送给LCD显示驱动控制模块[2,3]。最后,LCD显示驱动控制模块按照LCD时序要求将视频图像数据和控制信号通过转换,不断地读出新的实时图像,并且驱动320×240的真彩液晶屏工作。
FPGA硬件电路在QuartusⅡ9. 1开发环境中使用VerilogHDL硬件描述语言设计。按照层次化设计的思想,建立了一个工程项目,在项目的顶层设计文件中,对内部各功能模块的连接关系和对外接口进行例化描述,然后分别对各个功能模块进行细化设计。
2. 1 I2C 总线模块
I2C总线模块设计有2个子模块,一个用来产生I2C总线规范的时序,另一个用来产生需要配置的寄存器地址和配置参数。用I2C接口配置OV7670图像传感器时,过快的系统时钟频率可能会导致传感器来不及响应,所以要控制其时钟频率来获得合理的响应时间,本文设计了一段式状态机进行通信,如图2所示。首先,在状态变迁中进行一个状态监测,判断是否发出一个读或写I2C指令,没有发出则一直保持DIDLE闲置状态,否则进入DSTAR开始状态。此外,DWRDB为写数据状态,DRDDB为读数据状态。随后依次检测是否处于所需时序变化点,并进行相应的状态变迁转换。
2. 2 LCD 显示驱动控制模块
LCD显示驱动控制模块的内部逻辑功能部分如图3所示,FPGA与LCD接口的信号包含LCD驱动时钟( lcd_clk) 、LCD复位信号( lcd_rst_n) 、场行同步信号( vsync、hsync) ,FPGA通过这些信号来产生能和LCD操作时序匹配的控制信号,并通过从SDRAM中读出显示数据( vga_rgb) 进行显示。系统选用RGB565彩色模式,所以总共会产生16位视频数据流。
由于系统时钟为50 MHz,而LCD时钟通常为6. 25 MHz左右,因此采用时钟分频计数单元产生LCD时钟。X,Y坐标计数器( x_cnt,y_cnt) 一方面通过计算LCD液晶屏的显示计数范围,从而产生数据的有效显示标志位信号,以及相对应的场、行同步信号,另一方面还控制FIFO读请求信号的生成。外部的SDRAM控制器在每一个场信号的开始都会初始化清空FIFO,然后保持FIFO中有数据( 但不溢出) 可供当前显示。当每次FIFO读请求信号被拉高即有效后,该模块就会锁存相应的FIFO输出显示数据[4]。最后视频数据从SDRAM读出,转变成RGB模式供图像显示。
3 光点中心坐标提取
为实现光点跟踪,首先要对光点中心坐标进行提取。由于本系统中光点相比视场背景较亮,所以,可以利用对比跟踪算法中的峰值跟踪法提取光点,其依据是在目标图像中找出最亮点。但由于有噪声等干扰的存在,为了能更准确地提取光点坐标,应先对图像进行滤波预处理。
3. 1 邻域平均法滤波
由于本系统主要针对光点的干扰进行滤波处理,所以可以选择处理速度较快的邻域平均法滤波。如图4所示,邻域平均法就是把相邻像素的相应分量值的平均值作为中心点像素相应分量值[5,6]。即以f( x,y) 像素点为中心,取N×N( N =1,3,5,…) 窗口的像素点组成点集合A,经邻域值加权平均后求取的分量值作为该中心点f( x,y) 的分量值。系统采用图像的灰度值提取光点坐标,因此分量值只有灰度值。
为减小此方法图像处理的模糊程度,可合理选取邻域窗口,具体做法是先找任意像素点有重叠的邻域窗口,并把其中灰度变化最小的窗口作为均匀窗口,用其平均灰度值作为该像素邻域平均灰度值[7]。
以单位距离为半径选取邻域,采用如图4所示的4点邻域平均法,所取的邻域点为
A4= { ( x - 1,y) ,( x,y - 1) ,( x,y + 1) ,( x + 1,y) }( 1)
在此设定f( x,y) 中心点的灰度权重为2,邻域点权重值为1,则可取3×3高斯模板为
然后,构造以f( x,y) 为中心点的图像块为
则f( x,y) 的邻域平均灰度值为
对所检测帧的图像逐点求取其邻域平均灰度值,就可得到一帧完整的滤波后的灰度图。
3. 2 峰值跟踪法提取光点中心坐标
峰值跟踪法能跟踪任意大小的目标图像,且更适合跟踪小目标。在这个系统中,通过对滤波处理后的图像进行逐点比较,寻找灰度值最大点为最亮点,即为光点坐标。首先用波门限定光点目标存在区域,然后在该区域内寻找灰度值最大点[8]。用数学式表示为
P( x,y) = F( max( G( x,y) ) )( 5)
但实际上具有最大灰度值的像素点往往不止一个,即P( x,y) 是一个集合,是一个图像块,因此在找到灰度值最大的图像块之后,还需求取坐标的平均值才近似为光点的中心坐标
式中: n为具有最大灰度值像素点的个数; Pi( x,y) 为图像块中的第i个像素点。
通过以上处理方法,可以将光点中心坐标提取出来。部分Verilog HDL程序如下所示:
4 实验测试结果
在QuartusⅡ9. 1开发环境下将所设计的电路下载配置到FPGA中,复位后电路正常工作,液晶显示器上显示出清晰的画面。当视场中没有明显的光点时,十字光标处于不停的跳动状态; 当用激光灯在摄像头前晃动时,十字光标跟随光点的中心位置移动,如图5所示。
5 小结
本文针对两轴转台的工作原理及需求设计了基于FPGA图像采集、处理、显示及目标光点中心坐标提取的子系统。系统中FPGA的应用,使得各个模块能并行运行,处理速度块,实时性好。在提取光点中心坐标前,利用4邻域平均法对图像进行滤波,以及基于峰值跟踪法的光点中心坐标提取增加了目标提取的准确性。最后的实验结果表明,该设计能够准确提取光点的中心坐标并进行十字光标跟踪,符合两轴转台的使用要求。
摘要：设计了两轴转台的一部分,主要实现图像的采集、处理和光点中心坐标提取的功能。系统利用FPGA作为核心控制器,通过Verilog硬件描述语言设计出视频采集模块、PLL锁相环时钟管理模块、I2C总线模块、SDRAM存储模块和LCD显示驱动控制模块;光点中心坐标提取时,先对图像进行4邻域平均法滤波,然后求取光点图像块的中心位置作为光点的中心坐标,实现十字光标的跟踪;最后通过实验调试,验证了系统功能。
坐标加工中心 篇8
虚拟仿真加工技术是先进制造技术的关键技术之一,直接影响先进设备尤其是数控设备的应用水平。提高仿真技术的应用水平是有效提高数控设备利用率、提升数控加工水平的技术关键。
虚拟仿真加工应用专业的VERICUT仿真软件可以对刀具轨迹进行验证,也能够对数控加工程序直接进行验证,因而成为数控加工程序验证的重要手段。虚拟仿真加工技术将加工过程中的零件模型、机床模型、夹具模型以及刀具模型动态地显示出来,模拟和真实体现零件的实际加工过程,能够检查NC代码中的语法错误和完整性以及准确性,实现干涉、过切、残留校验,并直观安全地模拟、验证、分析切削过程。目前我们已成功的将VERICUT仿真软件应用到直角坐标系下的数控程序仿真,但是有些设备有时也会使用极坐标编程,这样会使程序相对简单,特别是在相同半径的圆周上加工多个孔、型槽,凹腔等的操作,使用极坐标编程使程序易于编制且易懂。通过对西门子系统标准编程指令、宏指令以及VERICUT软件本身的研究,以数控钻镗床taurus为例,详细论述如何使用VERICUT软件实现极坐标程序的仿真加工。
1 西门子数控系统使用极坐标指令编制的钻孔子程序
西门子数控系统,可以通过数据通道实现系统变量和外部R参数之间的相互传递,因此比较容易通过宏指令去实现数控程序的循环功能,而且西门子控制系统也支持极坐标指令,所以采用极坐标指令编制钻孔加工循环程序,会使程序结构简单、易懂。下面的程序就是将R1附值,通过R1值的递增及子程序的调用来实现50个孔的加工循环,而其中的子程序就是使用了极角、极半径编制的极坐标加工程序(子程序代码如下)。
要在VERICUT中实现以上主程序及子程序的循环仿真加工,我们主要进行的是将子程序中的G10、A、U在VERICUT配置菜单的Word/Address中进行配置,使虚拟仿真环境可识别NC程序中的这些代码。
2 用VERICUT进行钻孔加工循环的仿真验证
2.1 机床定义
机床定义的内容包括*.mch文件(定义机床、夹具等)和*.ctl(定义控制系统)文件两方面。由于机床的结构千变万化,控制系统类型繁多,所以通常采用基于Vericut内嵌的控制系统文件结合具体的机床结构来定义机床。
2.1.1 机床结构的定义
主要内容包括确定机床坐标系、定义运动轴运动关系和各组件模型的添加。机床各组件模型建议使用UGNX软件创建,因为UGNX不仅有强大的建模、装配功能而且可以将工作坐标系设定到机床零点上,当导出的机床组件*.stl模型添加到VERICUT各运动组件下时,可保持UGNX中原有的装配位置关系和坐标零点,避免在VERICUT中进行组件间的位置调整。
用VERICUT进行机床结构的定义,首先要定义机床的运动关系。各运动轴的运动关系是在VERICUT环境下的结构树对话框中构建的,以Y轴为例,创建步骤是选择工具栏中的component tree图标或选择configuration菜单下的component tree选项,在弹出的Component Tree对话框中选取“BASE”→“右键”→“insert”→“Y Linear”,其它运动轴的定义如Y轴的定义步骤,各运动轴主动及从动的关系一定要准确,机床的运动方式才能准确。机床各运动轴添加后,机床运动关系也确定了,但还需各组件的模型,机床结构才能够完善,各组件模型的添加顺序为:双击某组件,在弹出的Modeling对话框选取“model”→“Browse...”→选取相应组件的*.stl文件→“OK”即完成组件模型的添加。机床所有组件模型添加完成,机床就有了完整的结构。
2.1.2 机床控制系统的定义
控制系统的定义主要包括编程零点的设定及G代码、M代码定义。此机床的控制系统是西门子控制系统,可以用Vericut内嵌的西门子控制系统如sin840d.ctl进行所需配置。要钻孔零件的编程原点位于零件的旋转中心,所以需将编程零点设定到零件的旋转中心,其操作步骤是选择Project→Processing Options→G-Code→Settings,然后在G-Code Settings对话框中选择Tables选项,在该选项下添加G54的坐标值,即完成了编程零点的设定。
上述钻孔程序段中有些代码在Vericut内嵌的sin840d.ctl控制系统中是不可识别的,为了能够实现钻孔循环的仿真加工,其中必须要定义的代码有G10、A极角、U极半径,也是要实现仿真加工的关键代码,这些代码都是在Configuration菜单下的Word/Address对话框中进行设置的。G10在程序段中的含义是调用极坐标加工,所以在G10的定义中需添加Polar Interpolation和Set Polar Input两个宏,并设置其值为“1”。极角和极半径的定义是在原有的A、U寄存器下添加Set Polar Angle、Set Polar Radius两个宏,并需设置其输出条件为在极坐标加工的情况下输出。
2.2 定义数控工艺模型
通常采用UGNX建立零件的工艺模型,包括毛坯、零件、夹具等,注意使UG中工作坐标系和VERICUT软件中的加工坐标系重合,这样在VERICUT中易于模型的装配。定义模型的文件格式,在UG中将建立好的工艺模型以*.stl或*.igs等VERICUT软件能够识别的格式导出。此钻孔程序没有夹具,所以只需创建毛坯及零件的三维模型。
2.3 加工刀具库的定义
从刀具文件夹中选择刀具库或者自定义刀具库,确定钻孔所用刀具类型、刀具直径、长度等参数,定义刀具装夹点、刀尖点和驱动点。
2.4 加载数控程序
将编制好的数控程序加载到VERICUT软件仿真环境中,可以批量添加,也可单个添加。当鼠标放置到Add/Modify Programs...命令位置,双击鼠标进入加载程序操作界面,选择钻孔用的数控加工程序,即完成了程序的添加。
2.5 加工过程仿真
在定义好毛坯、控制系统、机床和刀具的基础上,设置好仿真动画显示参数,就可以进行切削过程仿真了。如果需要,还可以对夹具、材料、视窗等辅助内容进行定义。切削过程和切削结果均显示在图形窗口中,干涉与否可通过日志文件和提示行查看。
3 结束语
Vericut是集多种功能于一体的切削仿真系统。文章阐述了基于Vericut极坐标钻孔程序仿真加工的实现方法。利用该平台能够以形象直观的方式实现对数控代码的校验,对于保证数控程序的正确性具有重要意义,可以将过切与干涉等不安全因素消除在机床加工之前。文章也旨在通过VERICUT软件对极坐标指令处理方式的介绍,将VERICUT软件更好地用到实际工作中去,同时去开发更多功能为我们服务。
参考文献
坐标镗床在模具加工中的应用 篇9
一、坐标镗床简介
坐标镗床是利用精密的坐标测量装置来确定工作台、主轴的位移距离, 以实现工件和刀具的精确定位。工作台和主轴的位移在毫米以上的值由粗读数标尺读出, 通过带校正尺的精密丝杠坐标测量装置来控制;毫米以下的读数通过精密刻度尺一光屏读数器坐标测量装置在光屏读数头上读出, 或利用光栅一数字显示器坐标测量装置来控制精密位移。
1、工作台;2、横粱;3、6、立柱;4、顶粱;5、主轴箱;7、主轴:8、床身
坐标镗床的孔加工坐标定位精度可达0.004～0.01mm, 加工面的表面粗糙度值小于Ra0.8μm。坐标镗削不但加工精度高, 而且节约了大量的辅助时间, 因而具有显著的经济效益。坐标镗床按照布置形式不同, 分为立式单柱、立式双柱和卧式等主要类型。
图1所示为立式双柱坐标镗床的外形图。加工中的坐标变化通过主轴箱沿横梁导轨移动和工作台沿床身导轨移动来完成。该机床的主轴箱悬伸距离较小, 且装在龙门框架上, 因而具有很好的刚性, 同时机床的床身与工作台较大且安装简单, 因而可承受的载荷也很大。
立式双柱镗床主要适用于凹模、钻模板、样板等零件上孔的加工。
二、坐标镗削加工
(一) 加工准备。
一是对工件预加工, 获得符合要求的工艺基准及精度和表面粗糙度;二是更换零件图上原有的尺寸标注形式, 为坐标标注形式;三是机床与工件需在恒温、恒湿的条件下保持较长时间。
1、定位角铁;2、光学中心测定器;3、目镜;4、工件
(二) 工件装夹的方法。
一是利用千分表或千分表中心校准器如图2所示, 把工件正确安装在工作台上, 使互相垂直的两个基准面分别平行于工作台的纵向和横向, 然后将专用工具压在工件基准面上, 用装在主轴上的千分表测量专用工具内槽两侧面, 移动工作台使两侧面的千分表读数相同, 此时主轴中心已对准基准面。二是利用定位角铁和光学中心测定器如图3所示。利用定位角铁1和光学中心测定器2, 使工件4的基面对准主轴的中心, 根据孔的纵横坐标尺寸来移动工作台到加工位置。
(三) 加工坐标镗削加工一般过程为:
一是利用机床主轴内安装的弹簧样冲器, 按装夹中找正的坐标位置, 通过工作台的移动, 依次打出样冲孔。二是用中心钴按样冲点钻中心孔。三是坐标镗削加工。一般来说, 直径大于20mm的孔应先在其他机床上钻预孔;直径小于20mm的孔可在坐标镗床上直接加工。
在坐标镗床上, 还可进行钻孔和铰孔加工。加工前, 先将钻头或铰刀固定在钻夹头上, 再将钻夹头固定在坐标镗床的主轴锥孔内, 即可进行相应的加工。在采用钻、镗加工方法加工孔时, 钻孔后, 应选用刚性好及刃口锋利的镗刀, 以较小的进给量作多次加工以达到精度要求。
三、坐标镗削的质量分析
(一) 减少工艺系统热变形引起的加工误差。
1.恒温工作环境。坐标镗床的工作控制在20±1℃内的恒温环境。
2.被加工工件与机床无温差。在加工前将被加工工件预先放置在恒温室内8h以上。
3.保持机床的热平衡。机床工作前以及在不切削的间断时间里让机床进行空运转, 时刻保持机床的热平衡。
4.工序分开。粗加工、半精加工、精加工工序严格分开, 每一工序之间的时间间隔不小于8h。
5.严格控制切削用量。切削深度一般不超过0.5～1mm, 进给量不超过0.05～0.07mm/r。
6.机床周围环境。机床周围不允许人群围观, 机床照明布置应合理, 以免影响机床的环境温度。
(二) 控制精密平面的铣削加工精度。
一是较小的铣削余量一般为1～3mm。二是保持铣刀锋利、装夹牢靠。刀轴和镗床主轴锥孔配合面的接触面积应不小于80%。三是减少系统传动链误差。主轴套、主轴箱必须锁紧, 不允许其在铣削过程中产生微量的位移。四是工件装夹要合理, 以免引起较大的装夹变形。五是用精密丝杠作定位测量系统的坐标镗床, 不宜用来进行铣削加工, 以避免丝杠产生过快的不均匀磨损。
(三) 控制孔距精度的主要方法。
1.减少定位。合理选择定位方法, 提高工件定位基准面和夹具定位元件的精度。
2.防止修正板磨损或移位。对修正板重新进行修正, 并加定位销不使其移位。
3.避免机床光学系统的放大倍数误差的影响。重新调整光学定位系统的前、后物镜组焦距, 调整放大倍数。
4.检查控制导轨直线度误差。修正机床的几何精度, 校正导轨直线度。
5.提高机床刚性。工件尽可能放在工作台中间, 刀杆、主轴不宜伸出过长, 合理选择切削用量。
坐标加工中心 篇10
1 线路模型
1.1 平曲线模型
平曲线的作用是改变线路的平面走向。根据曲线类型可分为直线段、圆曲线段和缓和曲线段三种。为叙述方便, 规定当沿着行进路线向右偏转时, 转折角α为正;向左偏转时, 转折角α为负。
1.1.1 直线模型
如图1所示, 当线路为直线时, 假定已知线段起点为A (XA, YA) , 线路方位角α, A点到P点的里程为l, 那么P点的坐标为:
(1)
1.1.2 圆曲线模型
如图2所示, 已知ZY, JD, YZ三点的坐标, 圆半径R, 超距e。施工曲线的圆曲段半径为:R′=R-e, 计算出ZY到JD的方位角为α1, 计算出YZ到JD的方位角为α2, 则转折角α为:α=α2-α1。
建立一左手坐标系:原点O点为缓和曲线的起点 (即将直缓点作为坐标系的原点) , X轴与原直线段的方向一致, Y轴指向圆心。假设圆曲线长为l0;P点在圆曲线上运动, P点到O点弧长为l, 它与O点曲率半径夹角为β;P点到O点弦长为L, 则:
L=2R′·sin[α·l/ (2l0) ] (2)
直线OP在自定义坐标中的方位角β为:
β=αl/l0。
P点在自定义坐标系中的坐标为:
然后, 将自定义的平面坐标转换为工程坐标系的坐标:
1.1.3 缓和曲线模型
如图3所示, 已知ZH, HY, JD, YH, HZ五点坐标, 缓和曲线长l0 (以对称曲线为例) , 圆曲段R, 超距e, 施工曲线的圆曲段半径为:R′=R-e;计算出ZY到JD的方位角为α1, YZ到JD的方位角为α2, 则转折角α为:α=α2-α1。
根据曲率半径的定义有:ρ=dl/dβ。
结合缓和曲线的方程式ρ=Rl0/l (R为圆曲线半径;l0为曲线长;l为所在点距起点的线路长度) 有:Rl0dβ=ldl。
两端积分后再整理, 可得到:β=l/ (2Rl0) 。
由积分三角形有:
将sinβ及cosβ用幂级数展开可得:
积分后略去高次项把式 (5) 代入式 (6) 并化简得:
如果令
则曲线长:L=2l0+ (α-2β0) ·R′。
如果P位于缓和曲线上, 并且至ZH点的曲线长为l, 那么计算其切线支距法坐标需要分情况讨论:
1) 当0<l≤L-l0时, 以ZH点为原点O, 以ZH点至JD点的方向为x轴正向建立左手坐标系xoy, 则:
2) 当L-l0<l≤L时, 以ZH点为原点O, 以ZH点至JD点的方向为x轴正向建立左手坐标系xoy, 则:
3) 当l0<l≤L-l0时, 以HZ点为原点O, 以HZ点至JD点的方向为x轴正向建立左手坐标系xoy, 则:
然后, 将自定义的平面坐标转换为工程坐标系的坐标。
由情况1) 和2) 转化为:
由情况3) 转化为:
1.2 竖曲线模型
竖曲线分为以下三种:直线段、凸曲线段和凹曲线段。变坡点在曲线之上的为凸曲线, 变坡点在曲线之下的为凹曲线。竖曲线的形式可以是圆曲线也可以是抛物线, 我国普遍采用圆曲线形竖曲线。为叙述方便, 规定当沿着行进路线高度增加时, 坡度i为正;高度减小时, 坡度i为负。
1.2.1 直线模型
假设起点A的高程为HA, 线路坡度为i, 那么与起点A相距里程为l的一点P的高程HP可用下式计算:
HP=HA+i·l。
1.2.2 曲线模型
如图4所示, 已知一竖曲线变坡点JD, 起点A及其高程HA, 曲中点C, 线段A点到JD的坡度i1, 线段JD点到B点的坡度i2, 竖曲线半径R, 切线长T, E为外矢距, 那么:E=T2/2R。设离开A点的里程x点P。令α=i2-i1, 当α>0即i2>i1时, 竖曲线为凹曲线, 反之为凸曲线。P点高程计算为:
当0<x<T时:
当T<x<2T时:
2 程序设计
2.1 主要问题分析及处理
Excel是数值数据处理应用软件, 内置约300个函数。但是测量数据的独特性, Excel不能满足计算需要。如:角度的度分秒、度与弧度之间的转换和运算;方位角的范围判断及计算;曲线要素和里程的关系等。在Excel工作簿中打开菜单“工具”→“宏”→“Visual Basic编辑器”。在Visual Basic编辑器中打开菜单“插入”→“过程”, 打开添加对话框, 在类型选择框中选择“函数”, 在范围选择框中选择“公用”, 单击“确定”。此时在Excel工作簿中打开菜单。“插入”→“函数”, 在函数类型中选择“用户定义”, 就会发现已定义的函数已经存在, 但此时它还不能执行用户的任何操作, 还应在Visual Basic编辑器代码窗口添加代码。再分别定义自定义函数度分秒转换度函数DMStoD () , 度转换度分秒函数DtoDMS () , 方位角计算函数FWJ () 等, 自定义函数的函数名不能和Excel中已有函数和关键字同名。
2.2 实例应用
在杭州地铁1号线22号盾构中心坐标计算中, 利用本程序计算, 与设计院交付的特殊点和整百里程点三维坐标对比, 最大偏差为0.5 mm, 完全可以满足施工的需要。减轻了测量内业工作的强度, 也很好地避免了人工计算错误而带来的重复计算。加快了内业工作速度。有效地减轻了复核的工作量, 提高了工作效率和准确率。
参考文献
[1]GB 50308-2008, 地下铁道、轻轨交通工程测量规范[S].
[2]同济大学应用数学系.高等数学[M].北京:高等教育出版社, 2003.