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http://hdl.handle.net/1843/75988
Type: | Dissertação |
Title: | Medição de desgaste de inserto de usinagem in loco utilizando um sistema de visão computacional |
Other Titles: | In loco measurement of machining insert flank wear using a computational vision system |
Authors: | David Lelis Filho |
First Advisor: | Antônio Augusto Torres Maia |
First Co-advisor: | Pedro Bastos Costa |
First Referee: | Alexandre Mendes Abrão |
Second Referee: | Ricardo Poley Martins Ferreira |
Abstract: | A usinagem desempenha um papel crucial na fabricação, envolvendo a remoção de material para dar forma, dimensões e acabamento desejado aos produtos. Um obstáculo para aumentar a produtividade na usinagem é o tempo de inatividade gerado por interrupções planejadas e não planejadas, com destaque para a substituição de ferramentas de corte desgastadas ou com falhas prematuras. Estudos mostram que essas interrupções podem representar uma parcela considerável do tempo total de produção das máquinas-ferramenta. Para diminuir estes efeitos, técnicas de visão computacional têm sido utilizadas para acompanhar a evolução do desgaste da ferramenta. No entanto, tradicionalmente, a aplicação destas técnicas é realizada com a máquina parada o que afeta o tempo de produção. O presente trabalho propõe a construção de um sistema de visão computacional de baixo custo para medir o desgaste de flanco de insertos de usinagem in loco e compara dois métodos de iluminação distintos, um que utiliza somente uma imagem do inserto e outro que utiliza uma combinação de três imagens. Todos os procedimentos envolvidos desde a aquisição da imagem até a determinação do desgaste são feitos utilizando um sistema dedicado de baixo custo (Raspberry Pi e câmera module v2). O firmware foi desenvolvido utilizando linguagem de programação e bibliotecas de código aberto (Python). O sistema foi validado por meio de ensaios em bancada e na área de trabalho de um centro de usinagem. Foi realizada a medição de desgaste em diferentes tipos de insertos e por meio do teste de erro normalizado comparou-se os resultados do sistema proposto com medições realizadas utilizando um microscópio óptico. Os resultados mostraram que o método que utiliza a combinação de três imagens do inserto é a mais favorável, com uma taxa de acertos de 100% para as medições de desgaste de flanco médio e 92% para as medições de desgaste de flanco máximo nos ensaios no centro de usinagem. |
Abstract: | Machining plays an important role in manufacturing, involving the removal of material to give the desired shape, dimensions and finish to products. An obstacle to the increase of productivity in machining is the downtime generated by planned and unplanned interruptions, particularly the replacement of worn or prematurely failed cutting tools, which can represent a considerable portion of the total production time. To reduce these effects, computer vision techniques have been used to monitor the evolution of tool wear. However, traditionally, the application of these techniques are carried out with the machine stopped, which affects production time. The present work proposes the construction of a low-cost computer vision system to measure the flank wear of milling inserts in loco and compare two different lighting methods, one that uses only one image of the insert and the other that uses a combination of three images. All procedures involving from image acquisition to wear determination are performed using a dedicated low-cost system (Raspberry Pi and camera module v2). The firmware was developed using open source programming language and libraries (Python). The system was validated through bench tests and in a machining center. Tool wear measurement were carried out on different types of inserts and compared the results of the proposed system with measurements carried out using an optical microscope, through the normalized error test. The results showed that the method that uses the combination of three images of the insert is the most advantageous, with a success rate of 100% for average flank wear and 92% for maximum flank wear in the tests conducted in the machining center. |
Subject: | Engenharia mecânica Engenharia econômica Custo-benefício Medição Desgaste mecânico Usinagem Visão por computador Sistemas embutidos de computador |
language: | por |
metadata.dc.publisher.country: | Brasil |
Publisher: | Universidade Federal de Minas Gerais |
Publisher Initials: | UFMG |
metadata.dc.publisher.department: | ENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA |
metadata.dc.publisher.program: | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecanica |
Rights: | Acesso Aberto |
URI: | http://hdl.handle.net/1843/75988 |
Issue Date: | 19-Jul-2024 |
Appears in Collections: | Dissertações de Mestrado |
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