دانلود رایگان ترجمه مقاله همترازی قطعه خام خودکار توسط یک رویکرد جدید بینایی ماشین (نشریه الزویر 2013)

همترازی قطعه خام خودکار توسط یک رویکرد جدید بینایی ماشین

Automated raw part alignment by a novel machine vision approach

چکیده
1- مقدمه
1-1- همترازی قطعه خام: ارتباط و مشکل ساز
1-2- آخرین وضعیت
2- خودکارسازی همترازی قطعه
2-1- مشخصات قطعه خام
2-2- رمزگشایی هندسه اتوماتیک
2-3- الگوریتم همترازی خودکار قطعه خام
2-4- همترازی در ماشین
3- نتایج و نتیجه گیری

چکیده
قطعات خام بزرگ قبل از شروع فرآیند ماشینکاری، به فرآیند زمانبر همترازی با ابزار ماشین نیاز دارند. فرآیند همترازی به دو مرحله نیاز دارد: اول، خصوصیات هندسه، و دوم، همترازی. مهارت های مهم لازم هستند و علاوه بر مصرف زمان برای نیروی کار و ماشین آلات، ریسک وارد شدن به کمبود مواد بالا است. در این مقاله یک راه حل جدید همترازی خودکار بر اساس تکنولوژی دید در سه بعدی، با هدف به حداقل رساندن زمان فرآیند همترازی قطعه خام ارائه شده است. پتانسیل این راه حل برای کاهش زمان فرایند همترازی در ابزارهای ماشین در موارد آزمایشی سنگ زنی نشان داده است.
1- مقدمه
1-1 همترازی قطعه خام: ارتباط و مشکل ساز
یک مسئله مهم برای حل توسط اپراتورهای ماشین ، محل اولیه قطعه خام است. قطعات اولیه توسط فرآیندهای نادرست مانند ریخته گری و یا جوش تولید می شوند و دارای سطوح و یا ویژگی های قابل اعتمادی که فرآیند موقعیت یابی اولیه را سهل می نماید نیستند.
همترازی اولیه قطعه در دستگاه یک فرایند حیاتی است، زیرا ماده اضافی قطعه اولیه (مقدار بیش از حد) با توجه به قطعه نهایی باید در تمام سطوحی که ماشینکاری می شود توزیع شود. اگر قطعه طوری واقع شده باشد که ماده اضافی بیش از حد در یک سطح وجود داشته باشد، این امکان وجود دارد که کمبود ماده در محل مخالف وجود خواهد داشت و در نتیجه قطعه خراب خواهد شد. هزینه خراب شدن می تواند نه تنها به خاطر هزینه های قطعه خام، بلکه به دلیل هزینه فرآیند ماشینکاری تا کنون انجام شده بسیار بالا باشد.
با توجه به زیان بالا (پول، انرژی، و زمان) در ارتباط با رد قطعه، همترازی اولیه توسط فرآیندهای طولانی زمانبر انجام می شود. روش های مختلف برای تنظیم وجود دارند که همه آنها دارای یک بخشی خاصی از فرآیند هستند که بر روی خود دستگاه انجام می شود. این فرایند نیروی کار-محور است و معمولا به روشی غیرتکراری (فرآیند خاص قطعه) با ریسک بالای خطا انجام می شود.
یک روش همترازی معمولی شامل دو مرحله می شود: 1. مشخص کردن قطعه، 2. تنظیم قطعه. خصوصیات قطعه خام را می توان بر روی یک ماشین اندازه گیری مختصات (CMM) انجام داد، اما انجام آن تنها با قرار دادن قطعه بر روی سطح صاف و با استفاده از دستگاه های اندازه گیری ارتفاع غالب است (شکل 1). این جایگزین برای CMM-S در هنگام کار با قطعات بسیار بزرگ بسیار غالب است.

Abstract

Large raw parts require a long time consuming process of alignment into the machine tool, before the machining process starts. Alignment process requires two steps: first, characterization of geometry, and second, alignment. Important skills are necessary, and, besides the time consumption of workforce and machine, the risk of getting into shortage of material is high. The paper presents a novel automated alignment solution based on 3D vision technology, with the aim of minimising the total raw part alignment process time. The potential of the solution to reduce the alignment process time in machine tools is demonstrated in milling pilot cases.

1- Introduction

1-1 Raw part alignment: relevance and problematic

One important issue to solve by the machine operators is the initial location of the raw part. Raw parts are produced by inaccurate processes like casting or welding, and they don’t have reliable surfaces or features that ease the process of initial positioning.

Initial alignment of the part at the machine is a critical process, as the excess material of the raw part (overstock) with respect to the final part has to be distributed at all the surfaces to be machined. If the part is located so that there is too much excess material at one surface, it is quite possible that there will be shortage of material at the opposite site, and therefore the part will be spoiled. Cost of spoiling can be very high, not only because of the cost of the raw part, but also because of cost of the machining process performed so far.

Due to the high loss (money, energy, and time) associated to the rejection of a part, initial alignment is done by long time consuming processes. There are different approaches for that setting, all of them having a certain part of the process being performed on the machine itself. This process is labour intensive, usually performed in a nonrepetitive way (part specific process), with high risk of error.

A typical alignment method consists of two steps: 1. Part characterisation, and 2. Part setting. Raw part characterisation could be done on a Coordinate Measuring Machine (CMM), but it is more frequent for it to be done by just putting the part on a flat surface and using height measurement devices (Fig. 1). This alternative to the CMM-s is especially frequent when dealing with very large parts.