CCD传感器实时检测系统在微细电火花加工机床上校正法的研究

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On the Synthesis of the Calibration for a Rea1.time Detection System withCharge-couple Device Sensors for Electric Discharge M achiningLi Xiang ，Behrami Ivano ，Hu Yi-hua ，Wu Hao-yi ，Kang Feng-wen(1.School of Physics and Optoelectronic Engineering，Guangdong University and Technology，Guangzhou 5 10006，China；2.Dipartmento Tecnologie Innovative，Scuola Universitaria Professionale Dela Svizzera Italiana，Lugano 6928，Switzerland)Abstract：The real-time detection system with Charge-Couple Device(CCD)sensors is a kind of qualitycontrol device based on photoelectric detection technology.It was designed to visualize and measure workpieces directly on the machine tool，particularly Electric Discharge Machining(EDM).In order to im-prove the precision of measurements，three methods were presented to calibrate this measuring system。

The methods were overall constant calibration，C calibration and D calibration.After the calibration，aseries of experiments were conducted to test the stability and precision of this measuring system.Experi-mental results show that these methods are able to improve this real-time detection system。

Key words：CCD sensor；electric discharge machining(EDM)；precision；stability；calibration目前，精密加工技术已经被广泛用于各个领域，如微米量级的机械零器件 、微机电系统、生物医药器械以及光电设备.与此同时，先进的检测技术也是精密加工过程中重要的-个环节.为了控制被加工工件的精度，提高工作效率，通常微细电火花机床在加工完后会用电极丝触碰法进行检测采集数据，但这种方法会影响工件表面质量，仅适用于对加工表面粗糙度要求不高的情况.为了避免在测量过程中磨损工件表面，-般会使用非接触式检测设备，这就需要将工件取下后挪送到其他设备上采集所需数据，从而延长了加工时间 引.因此，为了提高监测效率，优化检测设备，瑞士阿奇夏米尔公司(Agie Char-miles)研发了-套可被安装在电火花机床上，利用CCD传感器进行非接触式快速测量的系统.但如何将此类检测系统安装在电火花机床后，精确度与同类型独立放置的检测仪器统-，-直是个需要攻克的难题.本文就这个问题进行探讨，并用实验验证了所得校正法的可靠性。

收稿日期：2012-02-22基金项目：瑞士阿奇夏米尔公司(Agie Charmiles)研发部研发项目作者简介：李享(1988-)，女 ，硕士研究生，主要研究方向为 CCD图像传感器检测与控制36 广 东 工 业 大 学 学 报 第 30卷重复测试 33 900次，总共 438 h.同时，机械探头接触扫描式检测仪器 Leitz PMM866的测量结果再次被当做参照值。

表 2中分析总结收集的所有结果，分别得到 3个圆孔平均直径和标准偏差，以及机械探头接触式仪器 Leitz PMM866测量对比值。

表2 33 900次测量结果总结以及与Leitz PMM866测量结果对比Tab.2 The summary of 33 900 measurements and thecomparison with the results from Leitz PMM866从表 2中可得所有圆孔半径的标准偏差都在0.5 txm左右，并且与 Leitz PMM866所得结果的偏差从 -0.3 pom到0，都满足小于 1 Ixm的需求。

综上所述，该系统在整体校准常数、C值和D值被校正后测量结果精度明显提高，并且长时间重复测量都稳定在 -41 Ixm以内。

4 结论CCD传感器实时监测加工质量的方式不用接触被测工件，避免了对工件表面造成磨损，同时也加快了检测速度.此外，电蚀后可直接在操作台上进行测量，提高了加工效率.上述对校正法的研究从测量精度标准、CCD传感器探头二位位置、传感探头与电极丝中心位置问距 3个重要方面对检测系统进行校正，进-步提高了实时检测系统的精准度.通过测量圆孔直径测量实验可得，最终校准后此系统长时间重复测量下精确度可稳定在 ±1 Ixm，满足了细微加工中对检测仪器精度的需求。

CCD传感器实时检测系统不仅具有很好的研究价值，还有着广阔的市场.随着技术不断改进，细微加1二业对加工精度和效率的要求也越来越高，这- 系统填补了市痴缺，提高了电火花加工机床的生产质量和效率 .在下-步的研究当中，除了改进观测和测量性能外，还将增加纠正”这个新功能.在精确测得电蚀加工后工件形貌与标准值的偏差后，计算出补偿加工路径，对工件再次进行切割。