基于自动影像测量柔性制造系统的刀具管理系统

1.本实用新型涉及柔性制造系统领域。


背景技术：

2.数字化制造和检测技术是柔性制造(fms)的重要内容。现有的柔性制造系统已可以实现高柔性的自动化生产，但由于前期的制造环节为检测这样的后续环节也提出了柔性要求，目前fms普遍缺少检测子系统。
3.为了适应柔性制造技术发展趋势，需要在已有的柔性制造系统中集成柔性检验环节，这也是实现智能制造的必经之路。集成了检验环节后，设计出的零件经过生产加工，将得到一个有效的反馈，从而进一步指导设计及生产，所以智能制造系统中不能缺少检测环节。零件的质量情况由检测结果给出，以往的人工抽检方法并不能方便地将检测结果实时地录入到信息管理系统中。


技术实现要素：

4.本实用新型的主要目的，在于提供基于自动影像测量柔性制造的刀具管理系统，其包括：加工中心、车铣复合中心、刀具架、原材料架、工业机器人、自动光学测量仪、成品架和plc控制台；其中，加工中心、车铣复合中心并排设置，两者前方设有原材料架，加工中心、车铣复合中心和原材料架之间设有用于原料送至加工中心或车铣复合中心的工业机器人，原材料架旁设成品架，成品架旁设自动光学测量仪；
5.plc控制台内设有：用于监控和触发光学自动检测仪发生动作的plc工序监控模块；用于对光学数据采集模块采集得到的物理参数尺寸数据，与柔性制造系统内排程零件的公差要求，进行比对分析做出产品评价的数据对比模块；用于存储和输出产品尺寸的数据输出模块；
6.光学自动检测仪上设有用于采集柔性制造产品的物理参数尺寸的光学数据采集模块，所述的光学自动检测仪包含自动测量所需要的光学机构、运动机构、对焦机构和轮廓扫描机构；
7.还包括柔性系统通讯模块，设于包括工业机器人、加工中心在内的柔性制造系统中设备上。
8.在本实用新型的较佳实施例中，还包括一传送带，传送带的一侧设加工中心和车铣复合中心，另一侧设原材料架、自动光学测量仪，工业机器人设于传送带上。
9.在本实用新型的较佳实施例中，光学自动检测仪的运动机构包括x轴运动单元、y轴运动单元和z轴运动单元。
10.在本实用新型的较佳实施例中，光学自动检测仪的运动机构被对焦机构驱动。
11.在本实用新型的较佳实施例中，光学自动检测仪的光学机构包括轮廓光源和远心平行光源。
12.在本实用新型的较佳实施例中，数据通信模块为实时通信模块。
13.在本实用新型的较佳实施例中，实施通信模块包括自动式、半自动和手动模式。
14.本实用新型系统包含plc工序监控模块、光学数据采集模块、数据对比模块、数据输出模块和柔性系统通讯模块，可对柔性制造过程中刀具产品的物理尺寸缺陷进行分析比对，并根据mes系统(生产信息管理化系统)订单进行刀具寿命监测和自动补偿，对不良品进行控制，对产品尺寸的异常情况做到及早发现，从而提高整个柔性制造过程的产品稳定性，生产效率提升，良品率提升。
附图说明
15.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
16.图1为柔性制造系统的整体结构示意图。
17.图2为本实用新型无基准定位视觉检测系统的结构示意图。
18.图3为本实用新型的整体流程示意图。
具体实施方式
19.实施例1
20.在本实施例中，以同步带轮制造为例，同步带轮前期工艺一般需要用到数控车床或者车系复合机床进行轴向加工轴孔和滚齿前的外轮廓尺寸车削，部分工序需要用到加工中心做配重孔加工或轮辐加工，在大规模量产过程中，由于刀具的磨损或损坏会导致加工孔径尺寸超差，超差分为可修正尺寸和不可修正尺寸，如部分零件为内孔过小和外径过大为可修正超差。及时的实时的尺寸检测能提高修正频率，从而提高产品的良品率，提升了生产效率可降低生产成本，并且无基准的自动测量定位系统，无须时刻更换固定夹具，可极大的适用不同尺寸零件的自动检测，减少了人工检测的不稳定因素较大的缩短检测时长，提升生产效率，在生产节拍上不会出现滞后现象。
21.参见图1，本实用新型的柔性制造系统，包括加工中心100、车铣复合中心200、刀具架300、原材料架400、工业机器人500、自动光学测量仪600、成品架700以及控制台800。其中，工业机器人500有多台，原材料架400通过工业机器人500将原料送至加工中心100或车铣复合中心200，加工中心100或车铣复合中心200的产品送至自动光学测量仪600，检测是否合格，自动光学测量仪600的不合格产品通过机器人500送至加工中心100或车铣复合中心200再加工，再加工之后再复检；自动光学测量仪600的检测合格产品通过机器人500送至成品架700。
22.在本实用新型中，还包括一传送带，传送带的一侧设加工中心100和车铣复合中心200，另一侧设原材料架400、自动光学测量仪600，一工业机器人500设于传送带上。
23.在本实用新型中，基于自动影像测量柔性制造的刀具管理系统，具体地包括：
24.plc工序监控模块910，用于监控和触发光学自动检测仪600发生动作，动作对象主要为工业机器与mes系统的排程产品所涉及的加工设备。
25.光学数据采集模块920，设于光学自动检测仪600上，用于采集柔性制造产品的关键物理参数尺寸，该光学自动检测仪600包含自动测量所需要的光学机构，运动机构，对焦机构，轮廓扫描机构。
26.在本实用新型中，光学自动检测仪的运动机构包括x轴运动单元、y轴运动单元和z
轴运动单元；光学自动检测仪的运动机构被对焦机构驱动；光学自动检测仪的光学机构包括轮廓光源和远心平行光源。
27.数据对比模块930，用于对采集的数据与mes系统内排程零件的公差要求，进行智能比对分析做出产品评价。
28.数据输出模块940，用于存储和输出产品尺寸，可输出为word或excel、cad图档等，并对产品合格情况进行分类。
29.柔性系统通讯模块950，用于工业机器人、加工中心等柔性制造系统中设备的通讯，可自动，半自动或手动的控制，对于产品可修正超差进行机床通讯做刀具补偿动作。
30.以生产同步带轮滚齿胚料为例，图3整体系统流程：
31.plc工序监控模块910，当原材料架400的原材料进入加工中心100及车铣复合加工200后，工业机器人500从生产工装卸料后将触发自动检测仪600启动检测程序，工业机器人根据排程程序，放置成品至自动检测仪600工作台，完成后触发检测信号。
32.光学数据采集步骤启动，自动对工件进行检测，表面光：环形光源以及外接同轴光。xy双向私服电机工作，xy双轴带光栅尺和读数头保证每次定位的精准，通过将远心成像利用ivt图像分析方法，256灰度等级，20:1亚像素处理，自动移动z轴与xy微调定位工件实现无基准的自动对焦、并同步自动光源控制，完成工件所有二维尺寸瞬间完成测量技术。为保证柔性产品检测，光学检测采用3000万像素高分辨率数字相机。大口径高景深双远心镜头实现全视野范围成像清晰。
33.根据预定程序可测量：点、高点、线、高线、圆(中心坐标，半径、直径、真圆度、周长、面积，大半径、小半径)、弧、矩形(中心坐标，长、宽、周长、面积)、椭圆(中心坐标，长轴、短轴、周长、面积)、键槽(中心坐标，长、宽、周长、面积)、圆柱直径、分度圆、齿顶圆、齿根圆、直线度、圆度。平行度、垂直度、对称度、同心度、位置度。
34.启动数据对比模块930，根据生成的cad数值数据，与系统中公称尺寸比对，判断出ng产品和合格产品，对ng产品做正公差或负公差评价，标定是否为可修正尺寸，并根据合格产品尺寸规律进行预判，批量生产的刀具补偿建议。
35.启动数据输出模块940，数据输出至mes数据库系统及排程显示系统，亦可存储与远程控制电脑内，可输出为office文档或cad图形档案。可以自定义excel模板，可以指定输出单元格。可输出cpk模板，可以计算mean、maximum、minimum、cp、cpkl、cpku、cpk，统计过程控制spc输出直方图、cpk趋势图、x控制图、xbar-r控制图、xmedian-r控制图、x-rs控制图
36.数据输出与各生产设备的通讯均为实时通信，在mes系统中可更改为自动，半自动和手动模式。
37.综上所述，本实用新型的系统可有效的解决fms制造系统，不同产品的物理尺寸自动检测，实现自动监控，自动测量，对刀具的磨损情况进行检测，提升产品的稳定性和产品的良品率。
38.以上所述，仅为本实用新型较佳实施例而已，故不能依此限定本实用新型实施的范围，即依本实用新型专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本实用新型涵盖的范围内。