工件识别方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于例如加工中心进行加工时检测工件类型的工件识别方法。
【背景技术】
[0002]随着数控技术应用的发展，机械加工的自动化程度越来越高，尤其是无人车间、数字化车间，如果更换工件品种、规格，还是需要人工进行加工程序变换、调试。不但增加了人工劳动，而且降低自动生产线的效率。
[0003]在一些实现中，例如中国专利文献CN104778439A公开了一种基于二维码的超声检测夹具类型识别方法，其预先将用于标识工件类型的二维码信息存储到预定的服务器中，并将相应的二维码标签贴在工件上，通过扫描工件上的二维码标签，并与服务器中的预存信息比对得到工件信息。不过由于工件表面，尤其是面向二维码读取器的表面未必有合适的二维码贴置位置，使的该方法的使用受到比较大的限制。
[0004]在一些实现中，基于机器人的视觉检测方法实现工件类型的确定，该方法基于视频流的的图像处理算法，得出视频中检测到的工件的位置和姿态。该方法名义上可行，但实质上由于图像处理算法首先要从视频流中提取工件，分割出准确的工件边界，然后进行边界参数的确定，由边界参数再匹配工件类型。由于工件，例如金属材质的工件，其背景基本上也都是例如加工中心的设备轮廓，材质颜色上相差较小，很容易造成工件与背景无法区分的情况出现，现有的视觉检测方法往往无法满足工件轮廓的准确提取。
[0005]在一些实现中，采用在工件上预设识别卡的方式，从而可以通过读卡器读取识别卡上的信息，而确定工件类型。然而，对于机加工，将识别卡与工件一一配对会有比较大的投入，并且，识别卡的存在会影响加工的正常进行，如果专门设置识别工件后的识别卡识别回收装置，则需要对加工中心进行改造，得不偿失。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提出一种工件识别方法，可以提供通过接触工件所产生的直线位移和角位移确定工件类型，准确率高。
[0007]本发明采用以下技术方案:
一种工件识别方法，选取预定数量的工件轮廓形状的原始特征点，生成工件与原始特征点的关系表存放于数据库；
适配一工件感知器，该工件感知器的工具头具有伸缩和转动的自由度，并配置有对工具头转动和伸缩检测的装置，同时该工件感知器具有刀具柄而配置于刀库；
当更换工件时，调用所述工件感知器对所述工件的轮廓进行探测，提取工具头的转动和伸缩变动量，生成工件特征点；
匹配所生成的工件特征点与原始特征点，确定工件。
[0008]上述工件识别方法，可选地，原始特征点通过所述工件感知器获取:装夹待获取的工件后，调用工件感知器按照预定的轮廓扫描路径扫描工件，获得工具头在扫描过程中的若干转动和伸缩变动量。
[0009]可选地，工件感知器在检测工件时的阶段为线性运动。
[0010]可选地，工件感知器基于与工件的第一次碰撞而减速，产生第一次碰撞的点为所述线性运动的起点，即为第一编码位置。
[0011 ]可选地，在线性运动的一个中间点选择为第二编码位置，线性运动的末端选择为第三编码位置；
当工件感知器从第一编码位置运动到第二编码位置时，记录当前的工具头转动和伸缩量，得到第一个特征点;依序变换线性运动的运动方向得到多个特征点；
若在采集特征点的过程中，工件感知器越过第二编码位置而到达第三编码位置时，则回退到第二编码位置进行后续预定数量的特征点的采集。
[0012]可选地，所述工件感知器的转动自由度通过球铰链装配在刀具柄上的摆动件实现，摆动件上与球铰链相对的一端开有容纳孔，用于导引一探杆形成伸缩自由度。
[0013]可选地，在摆动件和探杆上设有黑白条纹，形成条纹编码，通过光电传感器的识别头识别经过其的条纹编码生成检测信号；
其中，摆动件上形成有均匀间隔的以容纳孔轴线为轴线的环形条纹，而探杆朝向相应识别头的一侧形成有沿探杆延伸方向分布的条形条纹。
[0014]可选地，工件感知器通过无线通信方式与所应用数控系统的通信。
[0015]可选地，工件感知器与数控系统的通信基于无线应答信号而接通；
在刀具柄上设有一具有常开触点的开关，当数控系统的主轴抓取该刀具柄时，常开触点闭合，触发相应的应答信号。
[0016]可选地，无线应答基于匹配的联姻算法确定工件感知器。
[0017]依据本发明，提供一种基于工件感知器的工件识别方法，适配于刀具库中的刀具，而能够将其作为刀具库中的刀具使用，利用不同工件的外形轮廓不一致的特点，即工件规格和外形均具有其特定性，称为工件特征点，不同于【背景技术】部分的光学扫描，当工件感知器能够被当作刀具使用时，其中的感知部分可以作为刀具头，而实现机械接触，采样其因接触工件外廓而发生的直线位移和转角，即可提取到工件外形的特征点。相对而言，由机械接触所实现的工件外形特征的提取，抗干扰能力强，准确率高，并且工件感知器当做刀具使用，使用非常方便。
【附图说明】
[0018]图1为依据本发明的一种工件感知器的机械学结构示意图。
[0019]图2为直线编码结构配置示意图。
[0020]图3为摆动编码结构配置示意图。
[0021]图4为依据本发明工件感知系统的电气原理图。
[0022]图5为工件识别流程图。
[0023]1.探杆，2.编码条纹，3.容纳孔，4.万向球轴，5.球铰链，6.刀具柄，7.外壳，8.摆动光电传感器，9.编码条纹，10.弹簧，11.连接座，12.直线位移编码器，13.探头，14.光电识别头，15.光电识别头。
【具体实施方式】
[0024]随着技术的发展，刀库系统越来越多的应用到自动化加工工艺中，其目的在于，通过将工件加工所需要的刀具储存在刀库中，并根据预先设定的程序调用相关刀具完成加工。
[0025]其中，刀库主要是提供储刀位置，并能依程式的控制，正确选择刀具加以定位，以进行刀具交换;换刀机构则是执行刀具交换的动作。刀库必须与换刀机构同时存在，若无刀库则加工所需刀具无法事先储备;若无换刀机构，则加工所需刀具无法自刀库依序更换，而失去降低非切削时间的目的。此二者在功能及运用上相辅相成缺一不可。
[0026]一般而言，对于不同的工件，例如加工中心需要为其配备一套加工程序，当工件确定时，可以直接调用相关程序完成对所述工件的加工，在整个加工过程中可以需要换刀数次，甚至更多。
[0027]换刀是基于刀库系统的加工工艺的必要程序，因而，当把本发明中的工件感知器作为刀具来用时，实现上并不会存在难度。此时，将工件感知器作为虚设刀具，可以为其虚设一套加工程序，即让其对工件做一次虚加工，由于虚构为刀具头的例如摆动件、探杆等，不是刚性的刀具头，从而，当受到工件轮廓的阻挡时，不会像普通刀具那样将工件轮廓切削掉，而是发生位置变动，表现为直线位移和角位移。
[0028]由此可知，只要能够准确的知晓所述直线位移和角位移，就能够根据预先确定的工件外形参数，具体是工件的外形特征，用以确定工件类型。
[0029]因而，将工件外形参数预先存放于数据库中，当更换工件时，通过工件感知器采集到工件外形参数后，用于匹配数据库中的外形参数，即可匹配出相应的工件类型。
[0030]并且，对于例如加工中心这样的加工设备，不同于批量加工，相似工件存在的概率较小，那么对于工件外形参数数量的匹配并不需要太多，往往只需要几个工件参数就能够区分开不同的工件。
[0031]此外，工件外形参数未必是确定的轮廓形状，而是可以直接表现为例如探杆的伸缩量(直线位移)+另外两