一种基于机器视觉的机床自动走刀装置的制作方法

本实用新型属于铣床加工技术领域，尤其是涉及一种基于机器视觉引导的铣床走刀装置。

背景技术：

机床是机械领域的“工作母机”，是一个国家工业的核心，机床加工效率和精度直接决定了产品质量。在众多机床中，铣床的有着十分重要的地位，数控铣精度高，自动化程度高，广泛用于工业生产中。在铣床生产实践中，普通加工部件的修改，技术要求的改变很普遍。普通铣床在控制走刀的时候往往需要技术工人自身目测和凭借经验调整控制，既麻烦又不准确。而全自动数字控制铣床在面对一些即时的修改或添加时，也要面临程序再编程的烦琐与抽象的缺陷。因此当精度要求不是过高的情况下，用机器视觉系统代替这一过程对提高生产效率有着至关重要的意义。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提高现有铣床生产的效率，提供一种自动化程度高，操作简单，精度较高的基于机器视觉的机床自动走刀加工装置，尤其适合对产品工件的临时修改。

为了实现上述技术目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种基于机器视觉的机床自动走刀装置，包括激光发射器、第一图像采集装置、第二图像采集装置、图像处理模块以及通讯线路；其中，所述激光发射器设置于机床加工刀具的根部，激光发射器可垂直工作台面发射激光光束；

所述第一图像采集装置固定在机床主轴箱体外壁上，并且倾斜俯视工作台台面；

所述第二图像采集装置固定放置在铣床台面一侧，并于工作台台面平齐；

所述第一图像采集装置和第二图像采集装置均通过数据线与图像处理模块连接；

所述图像处理模块通过通讯线路与机床系统连接。

所述第一图像采集装置通过固定支架固定在主轴箱体外壁上。

所述第二图像采集装置底部连接一高度可调的支架。

所述固定支架上还设有一发射光源覆盖工作台面的单色光光源发射组件。

所述第一图像采集装置和第二图像采集装置均为工业相机。

所述图像处理模块采用ARM处理器。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型一种基于机器视觉的机床自动走刀装置以两个视觉识别模块分别作用于X-Y平面，对2D平面内的走刀路线线进行识别并通过图像处理模块进行解算，Z轴方向的进给量将由技术工人预先设定。在不需要的时候与数控主机断开联系，不参与机床工作，在需要的时候介入数控主机，实现全自动化走刀的功能。

附图说明

图1是本实用新型的主要结构示意图；

图2是铣床工作台俯视图；

图3是本实用新型的整体结构图；

图中：1.第一工业相机；2.第二工业相机；3.刀头激光发射装置；4.走刀路线；5.基准点；6.铣床工作台面；7.铣床主轴箱体；8.高度可调支架；9.固定支架；10.同色涂色区；11.单色光光源发射组件。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本实用新型一种基于机器视觉的机床自动走刀装置的的技术方案作进一步详细描述。

本实用新型一种基于机器视觉的机床自动走刀装置以两个视觉识别模块分别作用于X-Y平面，对2D平面内的走刀路线线进行识别并通过图像处理模块进行解算，Z轴方向的进给量将由技术工人预先设定。

一种基于机器视觉的机床自动走刀装置，以现有铣床为基础，包括第一工业相机、第二工业相机、图像处理模块以及通讯线路。

在加工刀具根部有单色光光源发射组件，垂直射下一束可见激光到工作台面，捕捉到坐标系上一点，根据激光光源与刀头位置确定刀头在台面坐标系上的垂直投影点，从而确定加工原点。

第一工业相机倾斜一定角度对准刀头位置，并在轴箱固定支架处倾斜俯视台面。第二工业相机竖直安装在可移动支架上并于工作台面平齐，固定放置在铣床台面一侧，摄像头对准整个工作台面，正视观察刀头到工件表面的距离。

图像处理模块是arm内核，运行图像处理程序，是相对独立的工作单元，在不需要的时候与数控主机断开联系，不参与机床工作，在需要的时候介入数控主机，实现全自动化走刀的功能。

本实用新型一种基于机器视觉的机床自动走刀装置的工作方法是：

加工前，在待加工工件上表面上对于预设想的加工路线进行人工划线4，划线只需用常用的白色（易区分工件材料的颜色）记号笔，所划线便是所属铣床自动走刀刀路。

技术工人对加工工件的Z轴进给量进行设定，设定完毕后，所述第二工业相机2观察刀头到工件表面的距离。

对X-Y平面的加工将完全由第一工业相机、第二工业相机以及图像处理模块控制，所述图像不理模块将工作台一顶点作为基准点5（在轴箱处摄像头可视范围内），从而生成覆盖工作台面的平面坐标系，单色光光源发射组件垂直射下一束可见激光3到工作台面6，捕捉到坐标系上一点，根据激光光源与刀头位置确定、固定的距离，确定了刀头在台面坐标系上的垂直投影点。

所述第一工业相机1将捕捉到的图像传到图像处理模块，图像处理模块识别出划线。具体识别原理是：先从同色涂色区10抓取目标色，再调用预先写好的函数自动描绘彩色线轨迹。通过微分画线线条（线条是图形）进行滤波处理，得出最精细轨迹，在人工核对后，自动计算轨迹在坐标区域的描述，并将起始点设定为工件加工零点。最后，计算出加工零点与刀头垂直投影点的相对距离，根据机床控制器的运动控制特性，图像处理模块生成移动路径发送给机床数控控制器，机床控制工作台运动，使曲线端点处于刀头投影点的正下方。

根据所述划线即曲线在坐标系上的曲线描述，图像处理模块生成机床控制能识别的运动轨迹并转换成数控机床所用的G代码发送给数控机床控制器。

以FANUC-0i数控系统为例，图像处理模块通过RS232串行接口,发送数控机床系统相关参数,实现图像处理模块与数控机床的通讯过程,实现了数控机床上传和下传程序的功能,使图像处理模块与数控机床之间实现数据通讯，从而机床控制器实现运动控制。

进一步的，作为本实用新型技术方案的进一步优化，在第一工业相机的位置，有一单色光光源组件，射出的单色光（如红光）覆盖台面，这样可以减少工作环境光的干扰，提高加工精确度。

进一步，对于走刀路线加工的精确度，取决于机器视觉识别模块的分辨率。工业相机分辨率越高，微分画线线条越精细，加工误差越小。

进一步，对于加工过程中的走刀流畅性，取决于图像处理模块的处理速度。图像处理模块中处理器的主频越高，处理速度越快，对微分画线图像的解算越快，加工越流畅。

进一步，机床加工时，工作台进行X-Y方向进给运动，使得既定走刀路线始终对准刀头投影点正下方。