CCD数控打靶机的总体结构设计

1、 目 录1 绪论31.1 选题的目的和意义31.1.1 选题目的31.1.2 现实和理论意义31.2 CCD数控打靶机的基本概念51.3 CCD数控打靶机的应用51.4 CCD数控打靶机的现状及发展趋势51.4.1 国内外现状51.4.2 发展趋势51.5 主要研究内容52 CCD数控打靶机的结构分析及总体方案确定72.1 打靶机方案的拟定72.2 打靶机的结构分析72.2.1 数控打靶机的总体结构示意图82.2.2 打靶机的结构设计拟定9 2.2.3 运用三维软件PRO/E建立模型112.4 CCD数控打靶机主要技术规格的确定152.4.1 主要技术规格的内容152.4.2 主要技术规格的确

2、定152.4.3 选择传动机构类型172.4.4 电机的选择183 CCD数控打靶机系统的设计73.1 芯片简介7 3.1.1 使用的电子元件简介243.1.2 使用到的CCD传感器简介253.2 TCD各项性能7 3.3 CCD数控打靶机系统的总体结构7 3.4 CCD数控打靶机系统的基本测量原理7 3.5 光学系统的设计7 3.6 轮廓提取7 3.6.1 基于二值化图像的轮廓提取263.6.2 二值化分割263.6.3 各种二值化方法的比较273.6.4 去噪声283.6.5 二值化图像边缘提取283.7 轮廓跟踪的方法7 3.8 数据处理输出7 3.8.1 对轮廓线的矢量化263.8.2

3、 跟踪算法263.8.3 数据精简273.8.4 数据的输出格式284 安装与调试314.1 CCD数控打靶机的安装顺序314.2 设备的初始调试314.3 维护和安全操作规程374.3.1 维护和保养374.3.2 安全操作规程37结束语39致 谢40参考文献411 绪论1.1 选题的目的和意义 1.1.1 选题目的 为了把我们大学四年来所学的理论知识熟练地运用到生产、生活当中去，并培养大学生的协调组织合作精神，所以我们进行了最后一门课程毕业设计。它关系到我们怎样与社会连接，是进入社会工作的第一次全面的训练和尝试。为此，老师带领我们到了我们去了松林数控设备（深圳）有限公司进行实习工作。可以说

4、我们在这次的实习中学到了很多在课堂没学到的知识受益匪浅，也学到了很多工厂的管理和操作经验。首先，我们必须端正态度应该清楚的认识这个毕业设计的重要性，如何在实践中去培养我们动力去解决实际问题的能力，怎样与组员之间沟通、协调，如何高效的的采集与处理信息等，都是我们所面临的挑战和困难。只有端正了态度充分认识到将要面对的困难竖立起战胜困难的信心才能完成好这个毕业设计任务；其次这是个关于目前市场以成熟化、市场化的产品的设计CCD数控打靶机，这就给我们提供了一个很好的实物展示平台，让我们能以直观得接触到这个产品各部件的开发与研究，也为这次设计打下一个良好的基础。再次，我们通过对产品内部结构的确切了解，有利

5、于我们对设计各部件的把握，从而优化产品设计出更好简洁、方便、高效能的机器产品。在这个毕业设计的过程中，我们将有意识地运用到以下几个方面的知识点：运用机械制造及有关课程（机械设计、机械原理、液压传动与气压传动、公差与技术测量等）知识，结合毕业实习中学到的实践知识，独立地分析和解决问题。根据CCD数控打靶机设计要求，这将涉及到电气、电路的控制。这是个集光电一体化的产品，所以必须运用机械工程控制基础、数控原理与系统、CCD图像信息采取与处理技术、单片机控制应用、PLC控制电路等全方位地运用我们所学过的课程知识去设计、研发产品，这就要求我们能有扎实的基础知识并能把知识运用到实际的产品设计当中并学会检验

6、自己学习哪个方面的不足，还要在学的过程中去发现、去拓展我们的知识结构，并能真正达到学以致用的地步。熟悉并运用有关手册、标准与规范、图表等技术资料的能力。识图、制图、运算和编写技术文件等的基本技能。 信息搜集、处理的能力。 总结编排文字处理的能力。1.1.2 现实意义和理论意义PCB行业：PCB（PrintedCircuitBoard），中文名称为印制电路板，又称印刷电路板、印刷线路板，是重要的电子部件，是电子元器件的支撑体，是电子元器件电气连接的提供者。由于它是采用电子印刷术制作的，故被称为“印刷”电路板。目前，全球PCB产业产值占电子元件产业总产值的四分之一以上，是各个电子元件细分产业中比重

7、最大的产业，产业规模达400亿美元。同时，由于其在电子基础产业中的独特地位，已经成为当代电子元件业中最活跃的产业，2003和2004年，全球PCB产值分别是344亿美元和401亿美元，同比增长率分别为5.27%和16.47%。 我国的PCB研制工作始于1956年，1963-1978年，逐步扩大形成PCB产业。改革开放后20多年，由于引进国外先进技术和设备，单面板、双面板和多层板均获得快速发展，国内PCB产业由小到大逐步发展起来。中国由于下游产业的集中及劳动力土地成本相对较低，成为发展势头最为强劲的区域。2002年，成为第三大PCB产出国。2003年，PCB产值和进出口额均超过60亿美元，首度超

8、越美国，成为世界第二大PCB产出国，产值的比例也由2000年的8.54%提升到15.30%，提升了近1倍。2006年中国已经取代日本，成为全球产值最大的PCB生产基地和技术发展最活跃的国家。我国PCB产业近年来保持着20%左右的高速增长，远远高于全球PCB行业的增长速度。 从产量构成来看，中国PCB产业的主要产品已经由单面板、双面板转向多层板，而且正在从46层向68层以上提升。随着多层板、HDI板、柔性板的快速增长，我国的PCB产业结构正在逐步得到优化和改善。 受益于终端新产品与新市场的轮番支持，全球 PCB 市场成功实现复苏及增长。香港线路板协会 (HKPCA) 数据统计，2011 年全球

9、PCB 市场将平稳发展，预计将增长 6-9%，中国则有望增长 9-12%。 台湾工研院 (IEK) 分析报告预测，2011 年全球 PCB 产值将增长 10.36%，规模达 416.15 亿美元。 根据 Prismark 公司的分析数据与兴业证券研发中心发布的报告表明，PCB 应用结构和产品结构的变化反映了行业未来的发展趋势。近年来伴随着单/双面板、多层板产值的下降，HDI 板、封装载板、软板产值的增加，表明应用于电脑主板、通信背板、汽车板等领域的增长比较缓慢，而应用于高端手机、笔记本电脑等“轻薄短小”电子产品的 HDI 板、封装板和软板还将保持快速增长。 从以上的数据我们可以看到，未来PCB

10、产业将会高速发展将会是一个数量上暴发式的增长，而这个课题所研究的产品CCD数控打靶机就是这个产业链上的一个环节，随PCB板大量的出产，必定伴随着CCD数控打靶机需求量的急速增长以适应钻孔的需求，面对这种快速发展的局面也对CCD数控打靶机提出了更高的要求，从传统的人工目测到CCD数字信息采集数字化控制发展过程，有利于这个产业向高端产业发展，响应国家十二五规划对七大新兴产业的布局发展高端装备智能化。另外有助于降低劳动强度、改善工人的工作环境，提高PCB板在电子产品部件中的产品质量，对于电子行业发展具有很现实的意义。1.2 CCD数控打靶机的基本概念CCD数控打靶机的定义：使用十字靶形或者圆形靶形为

11、基准，并用摄像机摄取图形，使用电脑软件或者单片机控制操作系统，并用精密滚珠丝杠和精密直线导轨作为运载体的冲孔设备。它涉及到了机械、电气、光电、传感、气液压等多方面技术，集机电光一体化综合性质的产品。另外还具备能高效率、低耗能、智能、环保等一些特性。1.3 CCD数控打靶机的应用严格来说打靶机这个词最早属于泊来语，是西欧国家的叫法，在国内很多人也习惯称其为打孔机。但事实上按照其工作原理， “打靶机”这个叫法更为形象一些：打靶机是以摄像机作为“眼睛”，通过电脑软件或单片机控制，能快速而准确地自动锁定需要加工的材料，从而在设备显示器上形成一个十字靶形，最后自动打孔。 目前我们常说的打靶机（打孔机）事

12、实上包括两类：冲孔机和钻孔机，冲孔机是为软性材料打孔，钻孔机是为硬质材料打孔，两者不可以通用，是两种完全不同用途的机械。 那么从这个意义上而言，“打靶机（打孔机）”是一个模糊的、不准确的概念，经常会使人们造成误会。 1.4 CCD数控打靶机的现状和发展趋势 1.4.1 国内外现状 打靶机在国内的发展史只有二十来年的历史，属于一个新兴的行业，各方面的发展还不成熟，科技水平还有待进一步提高，但是这并不能阻止打靶机被快速广泛地应用于各行各业。以前国内企业要购买冲打靶机只能依赖于进口，而现在国内已经有的几家企业，其所自主研发生产的打靶机已经达到了国际水准，与公认最好的日本设备同时测试也不逞多让。并且与

13、价格昂贵的国外设备相比，价格只有其四分之一左右，为国内打靶机的快速普及奠定了基础。 从电子产品未来的发展方向来看，业界普遍认为我们已经进入了软板时代，这是因为，电子产品正在快速向着集成化、小型化、快速化发展，这就意味着从前以硬板为主的电子产品必须更多地应用软板技术，才能满足未来的市场需求。而这一趋势就为软性板生产商提供了无限的商机，更为打靶机的发展提供了机遇，但同时也给这个新兴行业提出了挑战。 为了更好地适应市场的发展，国内的几家打靶机厂家纷纷在科研创新方面加大了投入，比如超级全自动打靶机（国外称为全自动打靶机）就是国内企业不惜血本历时几年才研发成功的。所以打靶机生产商在技术上（主要指打孔精度

14、的提高，以一丝，也就是0.1mm为单位）的每一次提高都无比艰辛。 国外打靶在技术上以可以实现全自动化了，把孔定位图像处理、自动换钻、装夹、自动送料等多个系统组合在一起形成一个大的综合性能齐全的超级全自动打靶机。1.4.1 未来发展趋势随着微电子技术、计算机技术的发展，CCD数控打靶机性能日臻完善，数字控制技术的应用领域日益扩大。而当今科学技术的发展，世界新一代先进制造技术的快速兴起和迅速发展，又对数字控制技术提出了更高的要求，促使数控系统不断采用最新技术成就，朝着高精度化、智能化、网络化、高可靠性等方向发展。精度是衡量一个产品的质量的重要指标，它关系到工件的质量。为了提高精度在机器的一些部位加

15、装位置检测装置，安装多种监控、检测装置，如红外线、声发射、温度测量、功率测量和激光测量等，对加工精度、钻头磨损与破坏，来料的装夹等进行监控，提高机器的综合性能，使之能够更为精确、可靠的自动工作。引入人机会话功能，实现自动换钻、计算坐标点参考点。引进模式识别技术，应用图像识别和声控技术，使机器自己辩认图样，按照自然语言命令进行钻孔；刀具监控智能化，利用红外、声发射和激光等检测手段，对钻头和工件进行监测，发现工件超差磨损或破损后及时报警并进行自动补偿或更换备用钻头，以保证加工质量。网络化的发展，促使系统集成化和信息综合化，能更有效地利用系统全部信息资源，使远程操作、遥控及故障诊断成为可能。进一步提高数控系统的可靠性，可以充分发挥用户投资效益