西门子802c数控机床调试和故障分析及小型图形处理软件设计

台州职业技术学院毕业设计课题名称西门子802C数控机床调试和故障分析专业名称：数控技术应用与维护班级：数修学号：姓名：指导教师：日期：目录第一部分：概述………………………31.1数控机床的简述…………………31.2西门子802C数控机床的简述…………………5第二部分调试……………………..62.1系统介绍……………62.2与系统重要的一些相关接口……………………62..3机床一些参数的设置……………72.4进给轴的动态特性调试…………82.5主轴参数调试………………………92.6参考点的调试………………………10第三部分故障分析……………………123.1关于回转刀架的故障问题和分析:……………123.2换刀过程…………123.3实际举例问题（一）……………………123.4实际举例问题（二）………………143.5主轴部分故障………………………143.6进给轴部分故障……………………15结束语……………………16参考文献…………………17

第一部分：概述1.1数控机床的简述数控机床的简介：数控机床是数字控制机床的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，从而使机床动作并加工零件。数控机床的控制单元、数控机床的操作和监控全部在这个数控单元中完成，它是数控机床的大脑。与普通机床相比，数控机床有如下特点：1.加工精度高，具有稳定的加工质量；2.可进行多坐标的联动，能加工形状复杂的零件；3.加工零件改变时，一般只需要更改数控程序，可节省生产准备时间；4.机床本身的精度高、刚性大,可选择有利的加工用量，生产率高（一般为普通机床的3~5倍）；5.机床自动化程度高，可以减轻劳动强度；6.对操作人员的素质要求较高，对维修人员的技术要求更高。数控机床一般由下列几个部分组成：主机:他是数控机床的主题，包括机床身、立柱、主轴、进给机构等机械部件。他是用于完成各种切削加工的机械部件。数控装置:是数控机床的核心，包括硬件（印刷电路板、CRT显示器、键盒、纸带阅读机等）以及相应的软件，用于输入数字化的零件程序，并完成输入信息的存储、数据的变换、插补运算以及实现各种控制功能。驱动装置:他是数控机床执行机构的驱动部件，包括主轴驱动单元、进给单元、主轴电机及进给电机等。他在数控装置的控制下通过电气或电液伺服系统实现主轴和进给驱动。当几个进给联动时，可以完成定位、直线、平面曲线和空间曲线的加工。辅助装置:指数控机床的一些必要的配套部件，用以保证数控机床的运行，如冷却、排屑、润滑、照明、监测等。它包括液压和气动装置、排屑装置、交换工作台、数控转台和数控分度头，还包括刀具及监控检测装置等。编程及其他附属设备，可用来在机外进行零件的程序编制、存储等。数控机床坐标系有机床坐标系和工件坐标系，其中工件坐标系又称为编程坐标系。1.机床坐标系机床坐标系XYZ是生产厂家在机床上设定的坐标系，其原点是机床上的一个固定点，作为数控机床运动部件的运动参考点，在一般数控车床中，原点为卡盘端面与主轴轴线的交点；在一般数控立铣床中，原点为运动部件在X、Y、Z三根坐标轴反方向运动的极限位置的交点，即在此状态下的工作台左前角上。2.工件坐标系设定工件坐标系XpYpZp目的是为了编程方便。设置工件坐标系原点的原则尽可能选择在工件的设计基准和工艺基准上，工件坐标系的坐标轴方向与机床坐标系的坐标轴方向保持一致。在数控车床中，如图2所示，原点Op点一般设定在工件的右端面与主轴轴线的交点上。在数控铣床中，如图3所示，Z轴的原点一般设定在工件的上表面，对于非对称工件，X、Y轴的原点一般设定在工件的左前角上；对于对称工件，X、Y轴的原点一般设定在工件对称轴的交点上。常用的数控机床系统主要是西门子三菱发那克三种。1.2西门子802C数控机床的简述西门子802C的简介：SINUMERIK802Cbaseline是专门为中国数控机床市场而开发的经济型CNC控制系统，性能价格比非常高。结构紧凑，高度集成于一体的数控单元，操作面板，机床操作面板和输入输出单元机床调试配置数据少，系统与机床匹配更快速、更容易简单而友好的编程界面，保证了生产的快速进行，优化了机床的使用SINUMERIK802Cbaseline集成了所有的CNC，PLC，HMI，I／O于一身可独立于其他部件进行安装。坚固而又节省空间的设计，使它可以安装到最方便用户的位置。

操作面板提供了所有的数控操作，编程和机床控制动作的按键以及8英寸LCD显示器，同时还提供12个带有LED的用户自定义键。工作方式选择（6种），进给速度修调，主轴速度修调，数控启动与数控停止，系统复位均采用按键形式进行操作SINUMERIK802Cbaseline的输入／输出点为48个24V的直流输入和16个24V的直流输出。输出同时工作系数为0.5时负载能力可达0.5A。为了方便安装，输入输出采用可移动的螺丝夹紧端子，该端子可用普通的螺丝刀来紧固SINUMERIK802Cbaseline可控制三个进给轴。SINUMERIK802Cbaseline提供传统的±10V的伺服驱动接口除三个进给轴外，SINUMERIK802Cbaseline都提供一个±10V的接口用于连接主轴驱动。

SINUMERIK802Cbaseline基本配置的驱动系统为SIMODRIVEbaseline，3Nm／6Nm和6Nm／8Nm双轴模块与11Nm单轴模块，驱动带单极对旋转变压器的1FK7伺服电机，当需要进行功率扩展应用时，可以选用SIMODRIVE611U伺服驱动系统和带单极对旋转变压器的1FK7伺服电机。

SINUMERIK802Cbaseline控制软件已经存储在数控部分的Flash-EPROM（闪存）上，Toolbox软件工具（调整所用的软件工具）包含在标准的供货范围内。系统不再需要电池，免维护设计。采用电容防止掉电引起的数据丢失。程序的变化和新程序软件存储。在每一个工具盒中都包含有车床的PLC程序示例，以便用户能很快地调试完毕。第二部分：调试2.1系统介绍西门子802CbaseLine是在西门子802C基础上新开发的一种经济型系统。它可以控制2或3个步进电机轴和一个伺服主轴或变频器，连接步进驱动STEPDRIVEC。步进电机信号为脉冲信号、方向信号和使能信号。电机每转给出1000个脉冲。西门子802CbaseLine系统组成:CNC控制器:集成式、紧凑式CNC控制器，配置液晶显示器、全功能操作键盘、机床操作界面；驱动器和电机:伺服进给驱动SIMODRVIE611U或者SIMODRIVEbaseLine带1FK7系列伺服电机。电缆:连接CNC控制器到步进驱动器的电缆为速度给定值电缆和位置反馈值电缆；连接驱动器到电机的电缆为编码器电缆和电机动力电缆。2.2与系统重要相关的一些接口例如通讯接口RS232-X2,这个接口是通过PC/PG与西门子802C系统进行数通讯的。编码器的接口X3~X6，编码器接口的引脚分配图X3X4X5X6；引脚信号说明引脚信号说明1n．c．9M电压输出2n．c10Z输入信号3n．c11Z_N输入信号4P5EST电压输出12B_N输入信号5n．c13B输入信号6P5EST电压输出14A_N输入信号7M电压输出15A输入信号8n．c16在西门子802C系统中有48个数字输入端子和16个数字输出接线端子。数字输入/输出接口X100~X105,X200和X201现在我以西门子802C数控车床作为说明例子：输入信号说明X100I0.0硬限位X+I0.1硬限位Z+I0.2X参考点开关I0.3Z参考点开关I0.4硬限位X—1）I0.5应限位Z—1）I0.6过载（611馈入模块的T52）I0.7急停按钮X101I1.0刀架信号T1I1.1刀架信号T2I1.2刀架信号T3I1.3刀架信号T4I1.4刀架信号T5I1.5刀架信号T6I1.6超程释放信号（用于超程链）I1.7就绪信号（611U馈入模块的T72）说明：实列中X102和X105还没有确切的定义。输出信号说明X200Q0.0主轴正转CWQ0.1主轴反转CCWQ0.2冷却控制输出Q0.3润滑输出Q0.4刀架正传CWQ0.5刀架反转CCWQ0.6卡盘卡紧Q0.7卡盘放松X201Q1.0无定义Q1.1无定义Q1.2无定义Q1.3电机抱闸释放Q1.4主轴制动Q1.5馈入模块端子T48Q1.6馈入模块端子T63Q1.7馈入模块端子T642.3机床一些参数的设定机床类型：MD14510（16）—0表示车床定义输入输出：MD14512（0）~(4)—DI16的输入使能和输入逻辑；MD14512(4)~(7)—DO16的输出使能和输出逻辑；定义点动键：MD14510(26)—X+键MD14510(27)—X—键MD14510（28）—Y+键（在MD14510(16)=1时）MD14510（29）—Y–键（在MD14510（16）=1时）定义使用功能：MD14512(11)Bit7=1车床刀架有效Bit3=1主轴控制有效有效Bit2=1卡紧放松控制Bit1=1自动润滑有效Bit0=1冷却控制有效注：（要使设定的参数生效，必须在设定参数后先关机然后再上电。）2.4进给轴的动态特性调试在西门子802C系统中，进给轴的动态特性是可以调试的。802C是通过SimoComU进行的。对于伺服系统，首先要对速度环的动态特性进行调试，然后才能对位置环进行调试。速度环动态特性优化通过SimoComU进行。步骤如下：1）将NC轴参数MD30220设置为“0”（优化后设置为“1”）,使优化时的NC给定电缆中的伺服使能信号65和9不会断开；2）如果需要组合键对电机抱闸进行控制，需设定NC同用参数MD14512（18）的位为2（bit）“1”（优化完毕后恢复“0”）；3）驱动器使能（电源模块端子T48、T63和T64与T9接通）；并将坐标移动到适中的位置（因为优化时电机要旋转约两圈）；优化时驱动器的速度给定由PC机以数字量给出；4）然后进入工具软件SimoComU；选择联机方式，在选择PC机控制键选“OK”;5)在西门子802C通过机床控制区域组合键释放电机抱闸；6）进入控制目录（Controller），在界面上出现“ThePCnowhasmastercontrolConbnuewith”后选择画面下的“Noneofthese”，7）选择运行自动速度控制器优化“Executeautomaticspeedcontrollersetting”，8）在进入速度优化后，选择“Executesteps1—4”自动执行：机械特性一（电机正传，抱闸应释放）；机械特性二（电机反转，抱闸应释放）；电流环的测试（电机静止，垂直轴电机的抱闸应夹紧）；参数的优化计算；9）在运行完第二步时，SimoComU出现提示：“电流环优化，垂直轴的电机抱闸一定要夹紧，以防止坐标下滑”；10）通过MCP组合键使抱闸夹紧；11）显示优化前后的参数的比较，入可以，需进行数据存储，上电复位；12）通过机床控制区域的组合键释放电机抱闸；13）恢复NC通用参数MD14512(16)=0,轴参数MD30200=1，然后西门子802Cbaseline重新上电使参数生效；2.5主轴参数调试主轴分为开关量主轴和模拟量主轴，如果是模拟量主轴，则可以通过设定主轴参数，根据不同的机床类型使机床具有各种丰富的功能，比如螺纹加工，恒定切削速度、编程主轴转速极限等。参数设定如果采用交流电机加变频器，或者采用伺服主轴控制；在加工螺纹或者使用每转进给编程时，则机床数据MD30130设定为1。轴参数号输入值参数定义301300无模拟量输出301301有+10或—10Vdc模拟量输出机床主轴可以设定为单极和双极性主轴输出。轴参数号输入值参数定义301340双极性主轴输出，Q0.0和Q0.1可以由PLC使用301341单极性主轴输出，Q0.0和Q0.1不可以由PLC使用30134.2单极性主轴输出，Q0.0和Q0.1不可以由PLC输出MD30134=1时Q0.0=伺服使能Q0.1=负方向运行MD30134=2时Q0.0=伺服使能正方向运行Q0.1=伺服使能负方向运行如果主轴无编码器反馈，则机床数据MD30200设定为0轴参数号输入值参数定义302000主轴无编码器反馈在加工螺纹时，主轴安装了编码器：参数编号输入值参数定义302402主轴带测量系统下列主轴参数应设定；轴参数号单位举例值参数设定义31020IPR1024编码器每转脉冲数32260RPM3000主轴额定转速36200RPM3300最大主轴监控速度加权后填入机床参数；轴参数号单位举例值参数定义36300Hz55000主轴监控频率如果使用模拟量主轴，并且有机械换挡轴参数号单位输入值参数定义35010—1模拟主轴换挡使能35110RPM转速（i）主轴换挡最大速度35130RPM转速（i）主轴各档最大速度36200RPM转速（i）各档最大主轴监控速度31050—分母（i）主轴各档变比（电机端）31060—分子（i）主轴各档变比（主轴端）注：（主轴最多可提供五档变速,必须通过PLC应用程序设置相应的接口信号才能实现换挡）;数据号数据名保护级数据说明206USER-CLASS-WRITE-TOA-GEO3—7刀具几何写保护级207USER-CLASS-WRITE-TOA-WEAR3—7刀具磨损参数写保护级208USER-CLASS-WRITE-ZOA3—7可设定零点偏移写写保护级210USER-CLASS-WRITE-SEA-3—7设定数据写保护级216USER-CLASS-WRITE-RPA-3—7R参数写保护级217USER-CLASS-WRITE-V24-3—7RS—232参数写保护级注：（保护级3需要用户口令CUSTOMER;保护级4PLC设定V26000000.7；保护级5PLC设定V26000000.6;保护级6PLC设定V26000000.5;保护级7不需口令和PLC接口信号;）2.6参考点的调试西门子802C系统很多功能都建立在参考点的基础上的，比如MDA和自动方式只有在机床返回参考点的情况下才能进行操作；还有丝杠螺距误差补偿也只有返回参考点才能生效。所以，系统在正常工作前必须返回参考点。减速开关近开关信号/零脉冲位置，又可以分为两种情况：接近开关信号/零脉冲在减速开关前MD34050:REEP-SEARCH-MARKER-REVERS=0,遇减速开关后反向寻找接近开关/零脉冲信号；VcRvVpVm开始RkBERO-脉冲减速挡板2）接近开关信号/零脉冲在减速开关之后；MD34050:REEP-SEARCH-MARKER-REVERS=1，遇减速开关之后，同向寻找接近开关/零脉冲信号；VmRvVp开始减速开关BERO-脉冲Rk当参数号34000设定值为1时减速开关生效，而34010的0为减速开关的正方向，1为减速开关的负方向。34020为寻找减速开关的速度，而速度一般设定为2000。34040则为寻找零脉冲的速度，此速度一般为300。34050的0则代表零脉冲在0开关外，1则代表零脉冲在1开关内。第三部分：故障分析机床的实际操作中会出现很多的问题，现在我们就常见的关于西门子802C的一些常见问题进行故障分析。3.1关于回转刀架的故障问题和分析:在解决问题前我们必须对刀架的相关知识进行了解学习：在数控机床使用回转刀架是一个比较简单的自动装置，数控机床的刀架是由机床的PLC来控制的。我们分析车床刀架的控制原理其实就是指刀架的整个换刀过程。刀架的换刀过程其实是通过PLC对控制刀架的所有I/O信号进行逻辑处理及计算的。实现刀架的顺序控制。为了确保换刀的正确，系统一般还要设置一些相应的参数来对换刀过程进行调整。自动刀架控制涉及到的I/O信号如下：PLC输入信号：X2.7刀架电动机过热报警输入；X3.0~X3.31~4号刀位信号输入；X30.6手动刀位选择按钮信号输入；X30.7手动换刀启动按钮信号输入；PLC输出信号：Y0.6:刀架正转继电器控制输出Y0.7：刀架反转继电器控制输出。3.2换刀过程：1选择刀具——2刀位转换——3刀架正转信号输出Q0.4——(4)KA5吸合——（5）KM4吸合——（6）刀架电机正转——（7）反馈刀架到位信号——（8）检测刀架刀位（|1.0-|1.5）——（9）停止刀架输出信号Q0.4——（10）输出反转信号Q0.5——（11）A6吸合——（12）KM5吸合——（13）刀架反转锁紧3.3实际故障问题一：选择了目标刀位，按下刀位转换按钮后，电动刀架不转故障原因处理方法1刀架电机三相反相或缺相将刀架电机线中两条互调或检查外部供电2系统的正转控制信号Q0.4无输出用万用表量系统PLC出线端Q0.4，量M24V和Q0.4两触电，同时手动换刀，看这两点的输出电压是否有+24V，若电压不存在，则为系统故障或PLC程序和参数问题，参数14512（11）-7应为1，刀架有效。3系统正转控制信号Q0.4输出正常，但控制信号这一回路存在短路或元器损坏检查正转控制信号线是否短路，检查这一回路各触点接触是否良好；检查直流继电器或交流接触器是否损坏4刀架电机无电源供给检查刀架电机电源供给回路是否存在短路，各触电是否接触良好，强电电气元件是否有损坏5上拉电阻未接入将刀位输入信号接上2K上拉电阻，若不接此电阻，刀架在宏观上表现不转，实际上的动作为先进行正转后立即反转，使刀架看似不动6机械卡死通过手摇使刀架转动，通过松紧程度判断是否卡死，若是，则需拆开刀架，调整机械，加入润滑油7反锁时间过长造成机械卡死在机械上放松刀架，然后通过系统参数调整刀架反锁时间8刀架电机损坏拆开刀架电机，转动刀架，看电机是否转动，若不转动，再确定线路没有问题时，更换刀架电机9刀架电机进水短路烘干电机，加装防护，做好绝缘措施故障处理技巧：1、首先我们可以利用现象比较明显，比较容易观察到的地方来进行判断，在这里我们可以把接触器作为一个特殊点，以接触器为分界点，做出一个初步判断，可以观察下一接触器是否动作，如果接触器动作我们可以听到接触器吸合的声音，相反则听不到。2接触器吸合的情况下，我们可以判断出换刀过程中的（1）-(4)PLC都，没有问题。那么问题应该在（6）或（7）上，具体原因如下:电机电源缺相或者电压过低；接触器主触点被烧坏或接触不良刀架电机电源相序错，造成电机旋转方向发生改变，刀架选刀的过程变成刀架锁紧的过程；电机烧坏；接触器在没有吸合的情况下，我们可以判断出故障原因有可能在1，5这几步上，具体分析过程；KM4没有吸合的情况下，观察KA5是否吸合，如果KA5已经动作，那么可以测量一下KM4线圈有没有烧坏，控制电缆有没有断线，KA5的触点接触是否良好。如果KA5没有动作，可以通过观察PLC的输入的输出寄存器的状态来确定刀架正转信号Q0.4是否有输出，如果有输出，可以检测一下继电器KA5线圈是否被烧坏，PLC输出板是否有问题啊，系统PLC到KA5的连线是否有问题。如果没有输出，则检测一下是否PLC编写有误，是否有些换刀条件没有满足。当刀架无动作，但刀架电机有堵转电流声，应检查机床电源相序或电动刀架相序，可调换相序一试。3.4实际举例问题二：选择了目标刀位，按下刀位转换按钮以后，电动刀架转个不停；故障原因处理方法1系统有+24V;COM输出，但与刀架发信盘连线断路；或是+12V对COM地短路用万用表检查刀架上的+24V、COM地与系统的接地是否存在断路；检查+24是否对COM地断路，将+24V电压拉低2系统有+24V;COM输出，连接正常，发信盘的发信电路板上+24V和COM地回路有断路发信盘长期处于潮湿环境造成线路氧化断路，用焊锡或导线重新连接3刀位上+24V电压偏低，线路上的拉电阻开路用万用表测量每个刀位上的电压是否正常，如果偏低，检查上拉电阻，若是开路，则更换1/4W2K上拉电阻4系统的反转控制信号Q0.5无输出用万用表量系统出线端，看这一点的输出电压是否正常或存在，若是电压不存在，则为系统故障5系统有反转控制信号Q0.5输出，但与刀架电机之间的回路存在问题检查各中间线路是否存在断路，检查各触点是否良好，检查强电柜内直流继电器和交流接触器是否损坏6刀位电平信号参数未设置好检查系统参数刀位高低电平检测参数是否正常，修改参数。参数MD14512(3)=***1117霍尔元件损坏在对应刀位无断路的情况下，若是所对应的刀位线有低电平输出，则霍尔元件无损坏，否则需更换刀架发信盘或其上的霍尔元件。一般四个霍尔元件同时损坏的机率很小8磁块故障，磁块无磁性或不强更换磁块或是增强磁性，若磁块在刀架抬起时位置太高，则需调整磁块的位置，使磁块对霍尔元件3.5主轴故障分析故障现象1：主轴不转，无任何报警分析及处理过程：由于机床其他动作正常，CNC与变频器均无报警。分析故障原因可能是有这几种原因：1检查系统机床参数MD14512(11)-4主轴是否设为有效1，若设为0则无效，主轴不转。2检查系统主轴参数30130是否为1，若是0，则无模拟量输出，主轴不转。3检查系统主轴参数30134是否正确为1。观察主轴接收正反转指令时，Q0.0和Q0.1的输出情况， Q0.0是使能信号，Q0.1是反转信号。正常情况下，正转时Q0.0输出有效，反转时Q0.0、Q0.1同时有效。4若正反转指令时Q0.0、Q0.1信号正常，检查Q0.0、Q0.1信号送到变频器5、6端的信号有无断线。（CW、CCW码盘）5检查系统有无模拟量给定信号送到变频器给定输入端，若给定信号断线，则电机不转。故障现象2：主轴不转，显示“SP轴有源编码器硬件故障”检查SP有源编码器的拨码开关故障现象3：主轴只能正转（按反转键，主轴也是正转）Q0.1信号送到变频器的6号端子线端，查 CCW拨码3.6进给轴部分故障故障现象1：开机，CNC屏幕上即现21614号报警，即X(Z)轴正向（负向）硬件限位报警。分析及处理：1）+X方向已经到达最大行程，撞块撞到+X限位开关。在JOG方式下按-X退出使撞块脱离开关，按复位键看能否消除报警。2）限位开关或触电接触不良。3）限位开关至PLCI0.0输入点断线。查看PLC状态，用手按动限位开关，看状态变化情况。或用万用表查开关至PLC各点电压情况。故障现象2：将工作方式置于REF回参考点方式，按动+X(或+Z)使机床回参考点，不能正常回参考点，出现超程报警。分析及处理过程：1）机床回参考点“减速挡块”放开位置由于长期接触后，位置产生了移动，处于机床减速挡块之后，导致了超程。2）编码器的“零位脉冲”存在不良。机床回参考点“减速挡块”放开后，机床有减速动作，但不管怎么样调整减速挡块，工作台总是运动到压上行程极限开关的位置，而且减速距离已经超过一个螺距。故障的可能原因是编码器连接不良，导致减速后找不到Z脉冲而致压上限位开关。3）减速挡块或减速开关至PLC输入点I0.2信号线断（查拨码盘）。机床回参考点时，CNC 出现ALM20000报警，含义为“在回参考点时未检测到减速挡块”。原因（1）参数设置不当（MD34030设定的距离内检测不到“参考点减速”信号。（2）信号连接不良，回参考点时“参考点减速”信号未输入到系统。（3）调整不当，回参考点时坐标轴压不到“减速挡块”。故障现象3：将机床置于JOG方式，开机无报警，按使能键即报“025040Z轴静止功能监控”，“05030Z轴实际速度报警”，Z(或X)轴不能进给。故障现象4：开机无报警，按使能键正常，按X或Z移动，即报警“025050X(Z)轮廓监控。”分析处理过程：025040含义是坐标轴停止运动时，实际定位位置与给定位置的误差超过了系统参数MD36030所设定的值。025050轮廓监控的含义是坐标轴运动时，实际定位位置与给定位置间的误差超过了系统参数MD36400规定的最大允许值。检查机床，以手动的方式移动坐标轴，发出CNC的显示变化，但实际工作台不运动，侍服电机不转。当系统位置显示达到一定数值后，CNC即出现ALM25050报警。测量CNC输出的速度给定给侍服驱动器的电压正常，考虑到开机时驱动器无故障报警，确定驱动器工作正常。原因可能是驱动器使能信号断线，封锁了驱动器工作，电机电枢电压无输出，以致有输入信号而无输出位移，出现轮廓监控报警。故障现象5：开机，手动或自动，进给轴电机不转。故障原因：1）CNC是否有速度信号输出2)使能信号是否接通3）带电磁制动的伺服电机，检查电磁制动是否有效4）驱动单元故障：控制电、主电源是否上电，驱动器有无报警5）伺服电机故障6)编码器故障或信号线断（电机至驱动器、驱动器至CNC）7）CNC参数设置有误（3100031030，3024030130）结束语：西门子802C数控机床是一款很不错的学习数控机床，在编写论文的时候我又重新学习了一这款数控机床，在实践操纵中我发现老师分析的故障跟实践操纵有很多相似性，甚至一致性！由于本人知识水平的限制，所以802C数控机床有很多不完善的地方，比如在介绍机床故障的时候说明并不是很详细，而且还有很多方面没有介绍到！所以我希望在以后工作做完善自身的不足之处，提高专业知识！三个多月的毕业设计，我从中受益非浅。通过这次设计，我懂得了一些实际的工程经验。在整个毕业设计期间，我精心策划，认真设计，从任务书到开题报告最后到编写论文，没一步都有计划的进行着。争取以最快的速度取得最好的效果。通过这次设计，我巩固了以前学习的知识内容。在以往的学习中，有很多的知识都是一知半解、没有很好的把它弄明白清楚。这次设计，使得我认真的研究了一些实用的技术，不仅丰富了我的各种技术知识，还提高了我的自学能力。整个毕业设计期间，我和其他同学紧密合作，在不懂得地方大家相互探讨、相互研究、相互帮助，使得我们的设计项目得以顺利进行。我深深体会到了团结协作精神的重要性。毕业设计自去年12月份以来，历时三个多月。在这三个多月的时间里，我的毕业设计得到了梁寒冰老师的极大支持。在毕业设计过程中，梁老师给了我很多意见和建议，并且给予了细心的指导，在此我深表感谢，感谢梁老师对我的无微不至的关心与指导。参考文献：1、《数控机床》机械工业出版社张运吉2、《数控机床故障诊断与维护》国防工业出版社罗庚合3、《数控机床诊断与维护》人民邮电出版社刘树青4、《数控机床故障诊断与维护速查手册》化学工业出版社李金伴5、《数控机床系统故障诊断维护》清华大学朱仕学6、《数控机床故障诊断与维护技术》机械工业出版社刘永久7、《数控机床电气控制系统及其故障诊断与维护》中国劳动社会保障出版社韩鸿鸾8、《数控机床电控原理与维护》中南大学出版社刘晓魁Visa-freepolicybringsChengdubiz,tourismboost.Makingnationalheadlinesseveraltimes,Chengdu's72-hourvisa-freepolicyhasattractedwideattentionfrombothChineseandforeignexpertsandbusinessmensinceittookeffectonSept1lastyear.Theprogrampermitscitizensfrom51countriesandregionsincludingtheUnitedStates,Australia,CanadaandJapanwhohavevalidvisasandflightticketstoathirdcountrytospendthreedaysinthecity.ThecapitalofSichuanprovinceisthefirstcityinthewesternregionofChinatoofferforeigntouristsathree-dayvisaandthefourthnationwidetoadoptthepolicyfollowingShanghai,BeijingandGuangzhou.LiZhiyong,deputydeanofthetourisminstituteatSichuanUniversity,saidthemove"contributestoalargeincreaseinthenumberofoverseastouristsandraisesthecity'slevelofinternationalization"."Thepolicywillalsobringdirecteconomicrevenue,"Lisaid."Chengduhasmanyculturallegaciesandisalsoaparadiseforpandaloverswiththeworld'slargestbreedingandresearchcenter.Threedaysarelongenoughforforeignvisitorstovisitthoseiconictouristspots,"henoted.ThecityishometotheremainsoftheJinshacivilizationthatdatesbackmorethan3,000yearsaswellastheQingchengMountainsandtheDujiangyanirrigationsystem.QingchenghaslongbeenrecognizedasthebirthplaceofTaoism,China'sancientindigenousreligion,whileDujiangyanisconsideredtobetheoldestfunctioningwater-controlprojectintheworld.Chengdurankedthirdintouristfacilities,managementandservicesamong60Chinesecitiesinacustomersatisfactionsurveyreleasedlastyear.But,Liaddedthateffortsarestillneededtodevelopmoretourismproducts,improveEnglishservicesandprovideaccuratetranslationoftrafficsignsandscenicbillboards.ZhaoYun,chairwomanofBritishChamberofCommerceSouthwestChina,toldChinaDailythathiscolleaguesfoundthepolicyveryconvenient."ABritishclientonceflewhereandstayedforjustonedaytocheckherorderedgoods,"shesaid.ZhaowasborninShanxiprovince,butshehaslivedinChengduformorethan10years."Mylifewaslikearunningracemovingfromplacetoplace.IalsolivedinBeijingandShanghaibefore,"shesaid."ButChengduisaplacethatyouneverwanttoleaveoncesettlingdown.Itisnowmysecondhometown,"shesaid.Iftheenvironmentisfurtherimproved,thecitywillattractmorepeopletovisitandlive,withthe72-hourvisa-freepolicyandcompellingconditionsintransportation,culture,climateandcuisine,hesaid.Foreignersalsogavepositivefeedbackonthepolicy.AspokesmanfromDellIncsaidthecompanyhasaglobalhubofoperationinChengdu,sothethree-dayvisa"hasanimmediateandpositiveinfluenceonthecompany'sbusinessdevelopment".RudyButtignol,presidentofthepublicbroadcastingcompanyinBritishColumbia,Canada,saidhisworkrequiresfrequenttraveltoChengduandthepolicy"makesthetripseasier".Datafromthecity'spublicsecuritybureaushowssome100foreignvisitorsenjoyedthe72-hourpolicybytheendofMarch,mostofthemfromtheUnitedStates,theUnitedKingdomandGermany.Chengdualsoreportedrobustgrowthinitsoveralltouristindustrylastyear.Officialstatisticsshowthatitreceivedsome150milliontouristslastyear,anincreaseof28percentfrom2012.Around1.7millioncamefromabroad,anincreaseof12percent.Totalrevenuefromtourismsurpassed133billionyuan($21.7billion).DuringhisvisittoKazakhstaninSeptember,ChinesePresidentXiJinpingproposedthatChinaandCentralAsiajoinhandstobuildaSilkRoadeconomicbelttoboostcooperation.TheideahasbeenwidelyechoedinCentralAsiancountries,becominganencouragingblueprintforChineseareasalongtheSilkRoadthathaslinkedAsiaandEuropeformorethan2,000years.Inthenextthreeweeks,ChinaDailyreporterswilltravelthroughthebeltinChinaandinKazakhstan,UzbekistanandTurkey.Theywillshowtheprogressandexpectationsofthecountries,businessesandpeoplesontheroute.Shaanxi-thestartoftheancientSilkRoad-haspositioneditselfasthenewstartingpointforthedevelopmentoftheSilkRoadEconomicBelt,whichwillstrengthenChina'scooperationwithCentralAsiancountries,aseniorofficialsaid.

ShaanxiGovernorLouQinjiansaidtheprovinceisfresh,richandunique,asitwaswhenitanchoredoneendoftheancientSilkRoad.

"ItisthebestoptionforaccommodatingindustrialtransfersfromEastChinaortheworldatlarge,"hesaidonWednesdayinXi'an.

Louheldajointinterviewwith27media,includingChinaDaily,thefirstinaseriesofinterviewsentitledChineseMediaAlongtheSilkRoad.TheinterviewswillbeinShaanxiandGansuprovincesandtheXinjiangUygurautonomousregion,aswellasKazakhstan,UzbekistanandTurkey.

ThemediagroupheldthefirstinterviewonWednesdaymorninginXi'an,thestartingpointoftheancientSilkRoad,atradechannelestablishedmorethan2,000yearsagolinkingChina,CentralAsiaandEurope.中国矿业大学计算机学院级本科生课程报告课程名称信息处理课程设计报告时间20**年4月学生姓名专业电子信息科学与技术任课教师任课教师评语任课教师评语（①对课程基础理论的掌握；②对课程知识应用能力的评价；③对课程报告相关实验、作品、软件等成果的评价；④课程学习态度和上课纪律；⑤课程成果和报告工作量；⑥总体评价和成绩；⑦存在问题等）：成绩：任课教师签字：年月日摘要随着数字图像技术的发展，数字图像处理广泛应用于几乎所有与图像处理有关的领域。图像的几何变换是数字图像处理的一个基本的、非常重要的变换，而图像的二值化、平滑、锐化、边缘检测、去噪等是几何变换中常用的变换。本文中主要分析了上述的几种图像变换，运用的OTSU、均值滤波、中值滤波、基于sobel算子的边缘检测等。其次详细的阐述了每种算法的原理及特点；最后运用Matlab软件对图片进行仿真处理，通过分析仿真结果得出各种算法的优缺点及适用场合。关键字：Matlab；图像二值化；图像平滑、图像锐化；图像去噪；图像边缘检测目录第一章研究内容及意义 51.1研究内容：图像处理软件设计 51.2研究意义 5第二章理论基础 52.1图像二值化 52.1.1平均值法： 52.1.2最大类间方差： 62.2图像平滑 62.2.1均值滤波法： 62.2.2高斯滤波法： 62.2.3巴特沃斯滤波法： 62.3图像锐化 72.3.1高斯高通滤波： 72.3.2巴特沃斯高通滤波器： 72.4边缘检测 72.5去噪 82.5.1.均值滤波法： 82.5.2.中值滤波法： 8第三章系统设计与实现 83.1设计原则 93.2设计步骤 93.3系统功能的模块设计 9第四章系统测试与分析 104.1读入图片 104.2二值化 114.2.1.平均值法 114.2.2OTSU最大类间方差法 124.3平滑 134.3.1均值滤波法 134.3.2高斯滤波法 144.3.3巴特沃斯滤波法 154.4锐化 154.4.1高斯高通滤波法 154.4.2巴特沃斯高通滤波法 164.5边缘检测 164.6去噪 17第五章课程设计中遇到的问题及解决办法 195.1关于图像显示的问题 195.2关于卷积的问题 205.3关于fftshift和ifftshift: 205.4关于MATLAB使用时的遇到的问题 20第六章参考文献 21第一章研究内容及意义1.1研究内容：图像处理软件设计1.1.1.内容：二值化、边缘检测、分割、去噪、平滑、锐化、傅里叶变换等1.1.2.基本要求：①理解各种图像处理算法的理论知识；②实现4~6种图像处理技术。1.1.3.扩展要求：①利用C语言编写；②不利用Matlab的现有函数去处理。1.2研究意义图像信息是人类获取外界信息的主要来源，近代科学研究、军事技术、工农业生产、医学、气象及天文学等领域中，人们越来越多的利用图像信息来认识和判断事物，解决图像问题，由此可见图像信息的重要性，数字图像处理技术将会伴随着未来信息领域技术的发展，更加深入到生产和科研活动中，成为人类生产和生活中必不可少的内容。MATLAB软件不断吸收各界学科领域权威人士所编写的实用程序，经过多年的逐步发展和不断完善，是近几年来在国内外广泛流行的一中可视化科学计算机软件。由于图像处理的基本原理大多是依赖数学公式的，所以用MATLAB编程显得条理清晰、结构简单、效果很好。第二章理论基础2.1图像二值化图像二值化就是讲图像上的像素值点的灰度设置为0或255，将整个图像呈现出明显的黑白效果，所以阈值的求解是图像处理的关键。本次采用了平均值法和最大类间方差法（OTSU）求阈值2.1.1平均值法：平均值法就是分别求出图像像素的最大值和最小值，将它俩之和除以二。2.1.2最大类间方差：将图像分为前景点和后景点，分别求出前景点和后景点占图像的比例W0和W1，以及平均灰度U0和U1，求出总的灰度U，所以前景点和背景点之间的方差就可以求出，最后按照这个阈值对图像进行二值化即可。2.2图像平滑指用于突出图像的宽大区域、低频成分、主干部分或抑制图像噪声和干扰高频成分，使图像亮度平缓渐变，减小突变梯度，改善图像质量的图像处理方法。本次采用了均值滤波法、高斯滤波法和巴特沃斯滤波法。2.2.1均值滤波法：是一种典型的线性滤波，指在图像上对目标像素给一个模板，该模板包括了其周围的临近像素，再用模板中的全体像素的平均值来代替原来像素值，既g（x，y）=1/m∑f（x，y）m为该模板中包含当前像素在内的像素总个数，g为处理后的图像在该点的灰度值。2.2.2高斯滤波法：也是一种线性平滑滤波器，适用于消除高斯噪声，简单的说它就是一个对图像进行加权平均的过程，每一个像素点的值，都由其本身和邻域内的其他像素值经过加权平均后得到。高斯滤波的具体操作是：用一个模板（或称卷积、掩模）扫描图像中的每一个像素，用模板确定的邻域内像素的加权平均灰度值去替代模板中心像素点的值。它的主要公式：d=sqrt((i-m1)^2+(j-n1)^2);h=exp(-d^2/2/d0^2)，其中，d是点到频率平面原点的距离，h为二维高斯滤波器函数，只要将这个函数与进行傅里叶变换的图像进行卷积既可以得到处理后的图像，再进行傅里叶变换就可以得到时域的图像。2.2.3巴特沃斯滤波法：是电子滤波器的一种，他的特点是通频带的频率响应曲线最平滑，通频带内的频率响应曲线最大限度平坦，没有起伏，而在阻频带则逐渐下降为零。在振幅的对数对角频率的波特图上,从某一边界角频率开始,振幅随着角频率的增加而逐步减少,趋向负无穷大。所以将这个函数和图像卷积就可以得到平滑的图像，d=sqrt((i-m1)^2+(j-n1)^2);h=1/(1+(d/d0)^(2*N));其中d是点到原点的距离，h为巴特沃斯低通滤波器函数。2.3图像锐化是补偿图像的轮廓，增强图像的边缘及灰度跳变的部分，是图像变得清晰。目的是为了使图像的边缘、轮廓线以及图像的细节变的清晰，它和平滑的作用刚好相反。本次运用了高斯高通滤波法和巴特沃斯高通滤波法。2.3.1高斯高通滤波：高斯高通滤波函数图像如图，这个图表示只有那些位于该倒立型草帽体外的频率范围的信号才能通过，而位于倒立型草帽体内的频率成分都将被过滤掉。要得到这个函数，只需要用一减去低通滤波器的函数即可。所以高通函数为d=sqrt((i-m1)^2+(j-n1)^2);h=1-exp(-d^2/2/d0^2)，d为距离，h为函数。2.3.2巴特沃斯高通滤波器：巴特沃斯滤波器的设计思路和高斯滤波器的设计思路一样，只需要用一减去巴特沃斯低通滤波器的函数就可以了，最后化简的结果为h=1/(1+(d0/d)^(2*N));其中d为距离。2.4边缘检测边缘检测是图像处理和计算机视觉中的基本问题，目的是标识数字图像中亮度变化明显的点。图像属性中的显著变化通常反映了属性的重要事件和变化。这些包括深度上的不连续、表面方向不连续、物质属性变化和场景照明变化。边缘检测是图像处理和计算机视觉中，尤其是特征提取中的一个研究领域。边缘检测分为两类：基于查找一类和基于零穿越的一类。基于查找的方法通过寻找图像一阶导数中的最大和最小值来检测边界，通常是将边界定位在梯度最大的方向。基于零穿越的方法通过寻找图像二阶导数零穿越来寻找边界，通常是Laplacian过零点或者非线性差分表示的过零点。本次是采用基于sobel算子的边缘检测，其中的算子模板是通过数字图像处理课程上老师讲解推导而出的，所以就直接运用了这个模板。2.5去噪现实中的数字图像在数字化和传输过程中常受到成像设备与外部环境噪声干扰等影响，称为含噪图像或噪声图像。减少数字图像中噪声的过程称为图像去噪，本次采用了均值滤波法和中值滤波法。2.5.1.均值滤波法：采用邻域平均法的均值滤波器非常适用于去除通过扫描得到的图像中的颗粒噪声。领域平均法有力地抑制了噪声,同时也由于平均而引起了模糊现象,模糊程度与领域半径成正比，几何均值滤波器所达到的平滑度可以与算术均值滤波器相比,但在滤波过程中会丢失更少的图象细节。2.5.2.中值滤波法：是一种常用的非线性平滑滤波器,其基本原理是把数字图像或数字序列中一点的值用该点的一个领域中各点值的中值代换其主要功能是让周围象素灰度值的差比较大的像素改取与周围的像素值接近的值,从而可以消除孤立的噪声点,所以中值滤波对于滤除图像的椒盐噪声非常有效。中值滤波器可以做到既去除噪声又能保护图像的边缘,从而获得较满意的复原效果,而且,在实际运算过程中不需要图象的统计特性,这也带来不少方便,但对一些细节多,特别是点、线、尖顶细节较多的图象不宜采用中值滤波的方法。第三章系统设计与实现用MATLAB对图像进行处理是当前科技领域的一个重要课题，它采用的是用一组有序的灰度或者彩色数据元素构成图像，数组的每一个元素对应图像的一个像素值。这样MATLAB就可以利用其强大的矩阵计算功能实现对图像的数字处理。本次课程设计所设计的就是利用MATLAB所提供的用户界面（GUI），实现一个可视的面向对象的操作界面。3.1设计原则由于要求不同，设计出来的界面也就千差万别。但是，从大多数图形界面来说，却没有太大的变换。简单说来，一个好的界面应遵从以下三个原则：简单性、一致性、习常性。3.1.1简单性设计界面是，应力求简洁、直接、清晰地体现出界面的功能和特征。那些可有可无的功能应尽量删去，以保持界面的清洁。3.1.2一致性所谓的一致性包含两层意义：一是自己开发的界面风格尽量要一致；而是新设计的界面要和其他已有的见面风格不要截然相同。3.1.3习常性：设计界面时，应尽量使用人们所熟悉的标志和符号。用户可能不了解界面的具体含义及操作方法，但他也可以根据熟悉标志做出正确猜测。3.1.4其他考虑因素处了以上对界面的静态要求外，还应注意界面的动态性能。如对用户操作的相应要迅速、连续。3.2设计步骤分析界面所需要实现的主要功能，明确设计任务。在稿纸上绘出界面草图，并对其进行审查。按照构思的草图，上机制作静态界面，并进行检查。编写界面动态功能的程序，对其功能进行逐项检查。3.3系统功能的模块设计根据当前图像处理系统的总体设计样式和要求，该面板上应该包括两个显示图像的界面、二值化、平滑、锐化、边缘检测、去噪。其中二值化包括平均值和OTSU两种；平滑包括均值滤波法、高斯低通滤波法和巴特沃斯低通滤波法；锐化包括高斯高通滤波法和巴特沃斯高通滤波法；边缘检测是基于SOBEL算子的检测；去噪包括均值滤波法和中值滤波法，最后设计的界面如图第四章系统测试与分析4.1读入图片4.1.2.效果图4.1.3.分析要想设计一个图像处理的软件，首先要考虑选取图片，选取什么格式的图片，这个是至关重要的，所以先做好选取图片按钮的GUI设计方法。已经规划好了按钮的位置，如果想在点击选取图片按钮时，软件给予响应，需要给按钮输入一定的程序代码，设置代码的方法如下：右键单击选取图片按钮，选择ViewCallbacks/Callback，系统会自动带设计者进入此按钮的代码输入区域，在下面的空白处输入相应的代码即可。4.2二值化4.2.1.平均值法.效果图分析该方法阈值的选取是非常笨的，由于当时刚接触MATLAB，不熟悉它，所以先用这样的方法实验了一下，虽然这样选择阈值最后得出的图像符合人眼识别的要求，但是它也有致命的缺点，就可能导致部分对象像素或者背景丢失，二值化的结果不能真实反映原图像的信息。4.2.2OTSU最大类间方差法效果图分析这个算法在光照均匀的时候，可也得到很好的效果，大多数情况下都可以得到不错的效果，而且其本质很好理解。打一个比方，用一个分数线将班上所有学生的成绩分为好学生和差学生，要是两类学生的区分看起来更加明显。很显然要达到的效果是：好学生和差学生之间的区别最大，同时好学生和好学生之间的分时不能拉太大，差学生和差学生之间的分数差距也不大。从处理后的图像中也可以看出，与平均值法相比，最大类间方差法使图像前景和背景区别更大，更好的区分了前景和背景。4.3平滑4.3.1均值滤波法效果图分析均值滤波就是把每个像素周围的八个像素作为均值来操作的，赋值近似相等且随机分布在不同位置上，这样可以平滑图像，算法简单，速度较快。但是无法去掉噪声，只能微弱的减弱它。当有一个椒盐噪声出现时，均值滤波无法去除噪声的原因是椒盐噪声是幅值近似相等但随机分布在不同位置，图像中有干净点也有污点，因为噪声的均值不为0，所以均值滤波不能很好的除去噪声。4.3.2高斯滤波法效果图分析高斯低通滤波是一类根据高斯函数的形状来选择权值的线性平滑滤波器。高斯函数具有五个重要的性质，这些性质使得它在早期图像处理中特别有用．这些性质表明，高斯平滑滤波器无论在空间域还是在频率域都是十分有效的低通滤波器，且在实际图像处理中得到了工程人员的有效使用．高斯函数具有五个十分重要的性质，它们是：

（1）二维高斯函数具有旋转对称性，即滤波器在各个方向上的平滑程度是相同的．一般来说，一幅图像的边缘方向是事先不知道的，因此，在滤波前是无法确定一个方向上比另一方向上需要更多的平滑．旋转对称性意味着高斯平滑滤波器在后续边缘检测中不会偏向任一方向．

（2）高斯函数是单值函数．这表明，高斯滤波器用像素邻域的加权均值来代替该点的像素值，而每一邻域像素点权值是随该点与中心点的距离单调增减的．这一性质是很重要的，因为边缘是一种图像局部特征，如果平滑运算对离算子中心很远的像素点仍然有很大作用，则平滑运算会使图像失真．

（3）高斯函数的付立叶变换频谱是单瓣的．正如下面所示，这一性质是高斯函数付立叶变换等于高斯函数本身这一事实的直接推论．图像常被不希望的高频信号所污染(噪声和细纹理)．而所希望的图像特征（如边缘），既含有低频分量，又含有高频分量．高斯函数付立叶变换的单瓣意味着平滑图像不会被不需要的高频信号所污染，同时保留了大部分所需信号．

（4）高斯滤波器宽度(决定着平滑程度)是由参数σ表征的，而且σ和平滑程度的关系是非常简单的．σ越大，高斯滤波器的频带就越宽，平滑程度就越好．通过调节平滑程度参数σ，可在图像特征过分模糊(过平滑)与平滑图像中由于噪声和细纹理所引起的过多的不希望突变量(欠平滑)之间取得折衷．

（5）由于高斯函数的可分离性，较大尺寸的高斯滤波器可以得以有效地实现．二维高斯函数卷