高压天然气瓶气动打标机关键技术研究及开发

摘要

目前气动打标技术已经较多的应用于国内机械产品生产线中，但是大部分的打标机还是依赖进口，国内虽然也有很多厂家在生产高压天然气瓶气动打标机，但是技术上落后国外同类产品，且国内生产的气动打标机多为仿制国外技术。针对国内高压天然气瓶气动打标机打印效率不高、单一机床架构已不能满足气动打标需求的现状，本文研制了一种多轴联动空间机械架构、具有缺陷及轮廓图像处理功能的高压天然气瓶气动打标机。与其他的打标机相比，具有打印精度高、工件打印尺寸大、操作方便、效率高、可控性好等优点。全文分为以下六章。
　　 第1章，概述了高压天然气瓶气动打标机技术的发展，阐述了本课题的研究背景及其意义，综述了气动打标系统设计与开发的国内外研究现状及今后的发展趋势，说明了高压天然气瓶气动打标机整体设计方案，并给出了论文的主要研究内容及总体结构框架。
　　 第2章，介绍了打标字符与打标原理，评估了高压天然气瓶气动打标机的技术指标。并按照基本功能和该技术指标，制订了气动打标机总体设计方案，控制系统结构设计包括硬件系统结构设计和软件系统结构设计，最后介绍了气动打标机的工作过程，从而为进一步研究高压天然气瓶气动打标机关键技术奠定了基础。
　　 第3章，在分析机床部件运动、机床支撑形式和打标方式的基础上，确定高压天然气瓶气动打标机总体布局方案。介绍机床空间运动学相关概念，分析本课题气动打标机五轴联动数控机床空间运动，建立数学模型，为机床后处理及建模奠定基础。说明标记头行走机构4轴机械架构运动解决方案以及气动字模打标头和液压系统设计。
　　 第4章，根据高压天然气瓶在标记打印过程中出现的打标滑擦、遇到钢瓶表面锻造缺陷容易造成打印标记缺失等问题，设计图像采集方案和图像识别主要流程。论述数字图像处理方法的基础上，分别对轴向CCD图像处理系统和径向CCD图像处理系统分别作了探讨。其中轴向CCD图像处理系统总体流程包括图像增强、边缘检测、图像缺陷轮廓提取。径向CCD图像处理系统包括图像增强、边缘检测、轮廓曲线提取和图像轮廓曲线处理。
　　 第5章，对高压天然气瓶气动打标机的实现作了介绍，论述了基于模块的软件系统及界面外观。介绍了高压天然气瓶气动打标机整机及实验效果，将论文提及的技术应用实际生产制造中。
　　 第6章，全文的总结与展望，简要总结了本课题获得的研究成果，并且展望了今后需要进一步完善的工作。

目录

文摘

英文文摘

声明

致谢

第1章 绪论

1.1论文研究背景及意义

1.2课题国内外研究现状及发展方向

1.2.1气动打标机的国外研究现状

1.2.2气动打标机的国内研究现状

1.2.3气动打标机发展方向

1.2.4气动打标机相关技术的发展

1.3论文的主要内容及结构框架

1.3.1论文研究的主要内容

1.3.2论文结构框架

1.4本章小结

第2章 高压天然气瓶气动打标机总体方案设计

2.1引言

2.2打标字符与打标原理分析

2.3打标机基本功能及技术指标

2.3.1打标机基本功能

2.3.2打标机技术指标

2.4气动打标机系统总体设计及工作过程

2.4.1气动打标机系统总体结构设计

2.4.2硬件系统结构设计

2.4.3软件系统结构设计

2.4.4气动打标机工作过程

2.5本章小结

第3章 基于空间运动学的五轴联动机械架构技术

3.1引言

3.2高压天然气瓶气动打标机布局设计

3.2.1总体布局设计的步骤

3.2.2机床部件运动的分配

3.2.3机床支承形式的分析

3.2.4气瓶打标方式的选择

3.2.5高压天然气瓶气动打标机总体布局方案确定

3.3多轴联动高压天然气瓶气动打标机空间运动学分析及后处理

3.3.1机床空间运动学相关概念

3.3.2空间运动学分析的步骤

3.3.3高压天然气瓶气动打标机五轴数控机床空间运动学分析

3.3.4高压天然气瓶气动打标机五轴联动数控机床后处理

3.4高压天然气瓶气动打标机标记头行走机构

3.4.1打标机标记头行走机构4轴机械架构

3.4.2打标机标记头行走机构坐标轴伺服驱动分析

3.5气动字模打标头机构设计

3.6气动打标液压系统设计

3.7本章小结

第4章 面向气瓶打标的数字图像获取与处理技术

4.1引言

4.2正交CCD图像处理系统总体设计

4.2.1高压天然气瓶标记打印问题的提出

4.2.2采集方案总体设计及图像识别主要流程

4.3面向气瓶肩部球面的轴向CCD图像处理系统

4.3.1轴向CCD图像处理系统总体流程

4.3.2轴向CCD图像空间域图像增强

4.3.3轴向CCD图像空间域边缘检测

4.3.4轴向CCD图像空间域轮廓提取

4.4面向气瓶轮廓的径向CCD图像处理系统

4.4.1径向CCD图像处理系统总体流程

4.4.2径向CCD图像轮廓曲线处理

4.5本章小结

第5章 高压天然气瓶气动打标机开发

5.1引言

5.2软件系统功能实现

5.2.1基于模块的软件系统实现

5.2.2软件平台和开发工具

5.2.3软件系统主要界面

5.3高压天然气瓶气动打标机整机及实验效果

5.3.1高压天然气瓶气动打标机整机

5.3.2高压天然气瓶气动打标机标记实验效果

5.4本章小结

第6章 总结与展望

6.1全文总结

6.2今后的工作展望

参考文献

附录B 攻读硕士学位期间发表的学术论文和参加的科研项目