One of the traditional optical methods to monitor a tool is a CCD sensor-based vision system which captures an aspect of the tool in real time. In the case using the CCD sensor, specific lens-modules are necessary to monitor the tool with higher resolution than its pixel size, and a microprocessor is required to attain desired data from captured images. Thus theses additional devices make the entire measurement system complex. Another method is to use a pair of an optical source and a detector per measuring axis. Since the method is based on the intensity modulation, the structure of the measurement system is simper than the CCD sensor-based vision system. However, in the case measuring the three dimensional position of the tool, it is difficult to apply to micro machine-tools because there may not be space to integrate three pairs of an optical source and a detector. In this paper, in order to develop a tool-origin measurement system which is employed in micro machine-tools, the improved method to measure a tool origin in x, y and z axes is introduced. The method is based on the intensity modulation and employs one pair of an optical source radiating divergent beams and a quadrant photodiode to detect a three dimensional position of the tool. This paper presents the measurement models of the proposed tool-origin sensor. The models were verified experimentally The verification results show that the proposed method is possible and the induced models are available for design.
A tool holder system has been designed to measure cutting forces in diamond turning. This system includes a 3-component piezo-electric tranducer. In this research, tool holder system is modeled by considering the element dividing, material properties, and boundary conditions using MSC/PATRAN. Mode and frequency analysis of structure is simulated by MSC/NASTRAN, for the purpose of developing the effective design. In addition, tool holder system is verified by vibration test using accelerometer. This system will aid to the development of Fast Tool Servo.
To evaluate the performance of ventilation system properly, the correlations among the ventilation rate, indoor air-quality and cooling/heating load should be analysed. In this study, simulation tool to analyze the performance of ventilation system was developed. The simulation tool is based on the TRNSYS and some modules to calculate concentration of pollutants with the operation of ventilation system and to decide the signal of ventilation system were newly developed in this study. And these modules coupled with building load and heating/cooling simulation modules. To verify the validity of developed simulation tool, comparison study between simulation and field study were accomplished. As results, the simulation tool developed in this study can be used to predict the performance of ventilation system with accuracy.
As consumer's desire becomes various, agility of mold manufacturing is most important factor for competence of manufacturer. In common works to use commercial CAM system to generate tool path, some decision making process is required to produce optimal result of CAM systems, The paper proposes a methodology for computer-assisted tool selection procedures for various cutting type, such as rough, semi-rough and finish cuts. The system provides assist-tool-items for machining of design model part of injection meld die by analyzing sliced CAD model of die cavity and core. Also, the generating NC-code of the tool size is used to calculate machining time. The system is developed with commercial CAM using API. This module will be used for optimization of tool selection and planning process.
In this research, a vision system for detecting tool breakage which is hardly detected by such indirect in-process measurement method as acoustic emission, cutting torque and motor current was developed and embedded into a PC-NC system. The vision system consists of CMOS image sensors, a slit beam laser generator and an image grabber board. Slit beam laser was emitted on the tool surface to separate the tool geometry well from the various obstacles surrounding the tool. An image of tool is captured through two steps of signal processing, that is, median filtering and thresholding and then the tool is estimated normal or broken by use of change of the centroid of the captured image. An air curtain made by the jetting high-pressure air in front of the lens was devised to prevent the vision system from being contaminated by scattered coolant, cutting chips in cutting process. To embed the vision system to a Siemens PC-NC controller 840D NC, an HMI(Human Machine Interface) program was developed under the Windows 95 operating system of MMC103. The developed HMI is placed in a sub window of the main window of 840D and this program can be activated or deactivated either by a soft key on the operating panel or M codes in the NC part program. As the tool breakage is detected, the HMI program emit a command for automatic tool change or send alarm to the NC kernel. Evaluation test in a high speed tapping center showed the developed system was successful in detection of the small-radius tool breakage.
In computer integrated manufacturing environment, tool management plays an important role in controlling tool performance for machining operations. Knowledge of tool behavior during the cutting process and effective tool-behavior prediction contribute to controlling machine costs by avioding production delays and off-target parts due to tool failure. The purpose of this paper is to review and develop the tool condition monitoring scheme for drilling operation to assure a fast corrective response to minimize the damage if tool failures occur. If one desires to maximize system through-put and product quality as well as tooling resources, within an economic environment, real-time tool sensing system and information processing system can be coupled to provide the necessary information for the effective tool management. The example is demonstrated as to drilling operation when the aluminum composites are drilled with carbide-tipped HSS drill bits. The example above is limited to the situation that the tool failure mode of drill bits is wear.
본 연구에서는 공구의 파손 및 마멸량을 검출할 수 있는 시스템을 구축하고자 하였다. CCD(charge coupled device)카메라를 통해 공구형상의 영상을 얻고 이를 PC 로 분석하는 영상처리 기법과, 여기서 계산된 정보를 이용하여 패턴인식 기법으로 공 구의 상태를 판정하는 알고리즘을 개발하였다.
An efficient measurement and evaluation system for hand tool tasks will provide a practical solution to the problem of designing and evaluating manual tool tasks in the workplace. Few studies on the biomechanical analysis of hand postures and tool handling tasks exist because of the lack of appropriate measurement techniques for hand force. A measurement system for the finger forces and joint angles for analysis of manual tool handling tasks was developed in this study. The measurement system consists of a force sensing glove made from twelve Force Sensitive Resistors and an angle-measuring glove (Cyberglove$\^$TM/, Virtual technologies) with eighteen joint angle sensors. A biomechanical model of the hand using the data from the measurement system was also developed. Systems of computerized procedures were implemented integrating the hand posture measurement system, biomechanical analysis system, and the task analysis system for manual tool handling tasks. The measurement system was useful in providing the hand force data needed for an existing task analysis system used in CTD risk evaluation. It is expected that the hand posture measurement developed in this study will provide an, efficient and cost-effective solution to task analysis of manual tool handling tasks. These tasks are becoming increasingly important areas of occupational health and safety of the country.
In this research, a tool was developed for the rapid performance of three-dimensional finite element analysis (3D FEA) of a machine tool spindle system made of a shaft and bearings. It runs the FEA with data, such as the bearing stiffness and the coordinates of the points, to define the section of the shaft, bearing positions, and cutting point. developed for the spindle system and then implemented with the tool using an object-oriented programing technique that allows the use of the objects of the CAD system used in this research. Graphic user interfaces were designed for a user to interact with the tool. It provides rapid evaluation of the design of a spindle system, and therefore, it would be helpful to identify a near optimal design of a spindle system based on, say, static stiffness with design changes and, consequently, FEA.
The purpose of this study is the development of CAM system which can cut and measure any shape by machining center and coordinate measuring machine. The overall goal of the CAM system is to achieve the CNC machining, from digitizing through to final cutting. The hardware of the system comprises PC and machining center, CMM. There are three steps in the CNC machining, (1) workpiece measuring on the CMM, (2) geometric modeling by the CAD system, (3) NC commands generation by the tool path compensated for tool nose radius. It is developed a software package, with which can conduct a micro CAM system in the PC without economical burden.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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