本發(fā)明涉及貴金屬加工領(lǐng)域，尤其是指一種貴金屬數(shù)控加工定位方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前專用的貴金屬數(shù)控加工中心對(duì)工件的定位和分中環(huán)節(jié)都是人工操作完成，由于人工操作具有很大的隨意性，導(dǎo)致產(chǎn)品的品質(zhì)很難控制，且效率低下。這種人工定位和分中的方法需要工人的熟練操作，對(duì)工人的培訓(xùn)需要較長(zhǎng)時(shí)間，特別是對(duì)需要重復(fù)裝夾的工件定位，不能滿足生產(chǎn)工藝需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是要提供一種使數(shù)控機(jī)床能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)分中定位的方法及系統(tǒng)。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明公開了一種貴金屬數(shù)控加工定位方法，該方法包括圖像采集步驟，利用CCD相機(jī)采集到裝夾在機(jī)床上的工件的位置圖像信息；

圖像處理與分析步驟，將CCD相機(jī)獲取的圖像信息傳送給工控機(jī)，工控機(jī)中圖像處理程序根據(jù)事先設(shè)定的工件產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)模板進(jìn)行對(duì)比，并測(cè)算出工件的偏移值；

數(shù)據(jù)輸出步驟，將圖像處理程序處理所得的偏移值反饋給數(shù)控系統(tǒng)并控制機(jī)床移動(dòng)到起刀點(diǎn)進(jìn)行加工。

進(jìn)一步的，所述標(biāo)準(zhǔn)模板為工件在編程原點(diǎn)狀態(tài)時(shí)定位系統(tǒng)獲取的圖像模板。

進(jìn)一步的，所述圖像處理與分析步驟中，通過編制圖像處理程序?qū)Λ@取的圖像進(jìn)行分析處理，包括對(duì)工件圖像邊緣的提取、工件中心位置的確定、工件在不同坐標(biāo)下的相對(duì)坐標(biāo)變化的計(jì)算及起刀點(diǎn)的確定。

進(jìn)一步的，所述數(shù)據(jù)輸出步驟中，輸出工件起刀點(diǎn)偏移坐標(biāo)給數(shù)控系統(tǒng)，數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)自身的宏程序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行處理，矯正貴金屬數(shù)控加工機(jī)床的加工坐標(biāo)系，并控制機(jī)床相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)軸動(dòng)作。

進(jìn)一步的，所述圖像處理與分析步驟中，所述工件圖像邊緣的提取是對(duì)獲取的圖像的邊緣進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)一維輪廓的每個(gè)像素的邊緣強(qiáng)度，當(dāng)邊緣強(qiáng)度大于最小強(qiáng)度時(shí)，檢測(cè)到一個(gè)邊緣，其中，可使用圖像處理程序中的最小邊緣強(qiáng)度或閾值電平參數(shù)來指定最小強(qiáng)度。

進(jìn)一步的，所述圖像處理與分析步驟中，所述工件圖像邊緣的提取是利用一維的邊緣檢測(cè)函數(shù)檢測(cè)工件輪廓上的邊緣位置，檢測(cè)一個(gè)視窗范圍內(nèi)工件最佳的邊緣，通過一個(gè)指定的角度范圍，檢測(cè)到工件特征，以確定工件的位置和角度。

進(jìn)一步，所述數(shù)據(jù)輸出步驟中，還包括根據(jù)所采集的圖像判斷其所對(duì)應(yīng)的工件是否符合計(jì)劃加工工件的類型、規(guī)格，當(dāng)不符合時(shí)，發(fā)出警報(bào)、處理異常，更換工件并重新進(jìn)入圖像采集步驟；當(dāng)符合時(shí)，將偏移值反饋給數(shù)控系統(tǒng)并控制機(jī)床移動(dòng)到起刀點(diǎn)進(jìn)行加工。

進(jìn)一步的，所述偏移值反饋給數(shù)控系統(tǒng)后，數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整加工坐標(biāo)、校準(zhǔn)工件，并對(duì)校準(zhǔn)后的工件進(jìn)行狀態(tài)檢測(cè)，當(dāng)工件狀態(tài)不滿足加工條件時(shí)，發(fā)出報(bào)警、處理異常，并重新進(jìn)入圖像采集步驟；當(dāng)工件狀態(tài)滿足加工條件時(shí)，數(shù)控系統(tǒng)啟動(dòng)刀具加工。

在上述定位方法的基礎(chǔ)之上，本發(fā)明還公開了一種貴金屬數(shù)控加工系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括機(jī)械組件、CCD模組、工控機(jī)和數(shù)控系統(tǒng)，所述CCD模組安裝于機(jī)械組件上，CCD模組與工控機(jī)間數(shù)據(jù)相連，由工控機(jī)接收CCD模組采集到的圖像信號(hào)，通過所述圖像處理程序?qū)D像信號(hào)處理和分析，并找出工件起刀點(diǎn)位置后傳送到數(shù)控系統(tǒng)，并控制機(jī)床運(yùn)動(dòng)。

進(jìn)一步的，所述CCD模組由CCD相機(jī)和活動(dòng)光源組成，所述機(jī)械組件形成一密封殼體，所述CCD模組位于密封殼體內(nèi)，所述密封殼體的底部設(shè)有旋轉(zhuǎn)密封門，當(dāng)該旋轉(zhuǎn)密封門打開時(shí)，工件可進(jìn)入所述密閉殼體內(nèi)，所述光源移動(dòng)至工件處，CCD相機(jī)再進(jìn)行拍照并獲取定位圖像。

本發(fā)明方案采用非接觸式測(cè)量，對(duì)于觀測(cè)者與被觀測(cè)者都不會(huì)產(chǎn)生任何損傷，從而提高系統(tǒng)的可靠性。長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定工作，人類難以長(zhǎng)時(shí)間對(duì)同一對(duì)象進(jìn)行觀察，而機(jī)器視覺則可以長(zhǎng)時(shí)間地作測(cè)量、分析和識(shí)別任務(wù)。檢測(cè)原理與過程簡(jiǎn)單，通過編制圖像處理程序?qū)Λ@取的圖像進(jìn)行處理分析便可獲得機(jī)床轉(zhuǎn)角定位值和直線軸定位值，檢測(cè)效率高且易于實(shí)現(xiàn)模塊化集成。本發(fā)明的機(jī)械裝置采用模塊式設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)緊湊，安裝方便，控制簡(jiǎn)單，IP65級(jí)別的防水設(shè)計(jì)。

附圖說明

下面結(jié)合附圖詳述本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)

圖1為本發(fā)明貴金屬數(shù)控加工定位系統(tǒng)運(yùn)行的邏輯圖；

圖2為本發(fā)明貴金屬數(shù)控加工定位系統(tǒng)機(jī)械組件與CCD模組結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，圖中，包括下?lián)醢?、50R紅色環(huán)形光源2、光源安裝鈑金3、左封板4、CCD相機(jī)5、鏡頭固定輔件6、上封板8、氣立可雙軸氣缸9、底板10、右封板11、氣缸固定鈑金12、回轉(zhuǎn)氣缸13、氣缸連接塊14、密封門15。

具體實(shí)施方式

為詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容、構(gòu)造特征、所實(shí)現(xiàn)目的及效果，以下結(jié)合實(shí)施方式并配合附圖詳予說明。

結(jié)合圖1，當(dāng)需要對(duì)一戒指工件進(jìn)行加工時(shí)，啟動(dòng)各個(gè)設(shè)備，運(yùn)行相應(yīng)的系統(tǒng)，首先需要對(duì)工件進(jìn)行定位，確定加工的起刀點(diǎn)，可先利用CCD相機(jī)采集到裝夾在機(jī)床上的戒指工件的位置圖像信息；

然后將CCD相機(jī)獲取的戒指圖像信息傳送給工控機(jī)，工控機(jī)中圖像處理程序根據(jù)事先設(shè)定的戒指工件產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)模板進(jìn)行對(duì)比，并測(cè)算出戒指工件的偏移值。其中，標(biāo)準(zhǔn)模板為戒指工件在編程原點(diǎn)狀態(tài)時(shí)定位系統(tǒng)獲取的圖像模板；

最后，將圖像處理程序處理所得的戒指工件的偏移值反饋給數(shù)控系統(tǒng)并控制機(jī)床移動(dòng)到起刀點(diǎn)進(jìn)行加工。

優(yōu)選的，所述戒指工件圖像處理與分析步驟中，通過編制圖像處理程序?qū)Λ@取的戒指圖像進(jìn)行分析處理，包括對(duì)戒指工件圖像邊緣的提取、戒指工件中心位置的確定、戒指工件在不同坐標(biāo)下的相對(duì)坐標(biāo)變化的計(jì)算及起刀點(diǎn)的確定。

優(yōu)選的，所述圖像處理與分析步驟中，所述戒指工件圖像邊緣的提取是對(duì)獲取的圖像的邊緣進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)一維輪廓的每個(gè)像素的邊緣強(qiáng)度，當(dāng)邊緣強(qiáng)度大于最小強(qiáng)度時(shí)，檢測(cè)到一個(gè)邊緣，其中，可使用圖像處理程序中的最小邊緣強(qiáng)度或閾值電平參數(shù)來指定最小強(qiáng)度。

優(yōu)選的，所述圖像處理與分析步驟中，所述戒指工件圖像邊緣的提取是利用一維的邊緣檢測(cè)函數(shù)檢測(cè)戒指工件輪廓上的邊緣位置，檢測(cè)一個(gè)視窗范圍內(nèi)戒指工件最佳的邊緣，通過一個(gè)指定的角度范圍，檢測(cè)到戒指工件特征，以確定戒指工件的位置和角度。

在所述數(shù)據(jù)輸出步驟中，還包括根據(jù)所采集的戒指工件圖像判斷其所對(duì)應(yīng)的戒指工件是否符合計(jì)劃加工中戒指工件的類型、規(guī)格，當(dāng)進(jìn)行對(duì)比計(jì)算發(fā)現(xiàn)不符合時(shí)，則系統(tǒng)會(huì)發(fā)出警報(bào)，進(jìn)入處理異常程序，同時(shí)更換戒指工件并重新進(jìn)入圖像采集步驟、圖像處理與分析步驟、數(shù)據(jù)輸出步驟等，即更換戒指工件并重復(fù)戒指工件的定位。當(dāng)所采集的戒指工件圖像符合計(jì)劃加工中戒指工件的類型和規(guī)格時(shí)，系統(tǒng)便將處理分析所得到的偏移值反饋給數(shù)控系統(tǒng)并進(jìn)行后續(xù)的處理。

在后續(xù)的處理中，數(shù)控系統(tǒng)結(jié)合自身的宏程序?qū)渲腹ぜ浦颠M(jìn)行處理，并矯正貴金屬數(shù)控加工機(jī)床的加工坐標(biāo)系，校準(zhǔn)夾裝在機(jī)床上的戒指工件。校準(zhǔn)完戒指工件后，還需對(duì)戒指工件校準(zhǔn)后的情況進(jìn)行一個(gè)檢測(cè)，即再次利用CCD相機(jī)對(duì)校準(zhǔn)后的戒指工件進(jìn)行圖像采集、圖像處理與分析，并得到校準(zhǔn)后戒指工件的新的偏移值，如果該偏移值在某一規(guī)定的范圍內(nèi)，即判定校準(zhǔn)后的戒指工件滿足加工條件，CNC數(shù)控系統(tǒng)啟動(dòng)并控制刀具進(jìn)行戒指的加工及后續(xù)步驟。如果該偏移值超出所述規(guī)定范圍，則判定校準(zhǔn)后的戒指工件不滿足加工條件，CNC數(shù)控系統(tǒng)便不啟動(dòng)戒指工件的切削加工，而是發(fā)出警報(bào)，并進(jìn)入處理異常程序，最后再重新回到圖像采集步驟，并按照先前的定位方法重新對(duì)戒指工件進(jìn)行定位。

在上述定位方法的基礎(chǔ)之上，本發(fā)明還公開了一種實(shí)現(xiàn)上述方法的貴金屬數(shù)控加工系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括機(jī)械組件、CCD模組、工控機(jī)和數(shù)控系統(tǒng)。CCD模組包括CCD相機(jī)和光源，相機(jī)布局在機(jī)床的加工區(qū)，采用明場(chǎng)LED漫反射正面照明方式采集圖像。由于加工區(qū)在加工過程中會(huì)產(chǎn)生大量的油霧，專門設(shè)計(jì)了隔離油霧，保護(hù)相機(jī)和光源的機(jī)械組件防護(hù)外罩。采用數(shù)控系統(tǒng)作為上位機(jī)通過RS232通訊接口與PC機(jī)鏈接，PC機(jī)與相機(jī)之間采用千兆以太網(wǎng)GigE Vision標(biāo)準(zhǔn)連接，驅(qū)動(dòng)采用UPD/IP協(xié)議，采用完全的DMA控制。由工控機(jī)接收CCD采集到的圖像信號(hào)，通過所述圖像處理程序?qū)D像信號(hào)處理和分析，并找出工件起刀點(diǎn)位置后傳送到數(shù)控系統(tǒng)，并控制機(jī)床運(yùn)動(dòng)加工。

結(jié)合圖2所示，機(jī)械組件為一可密閉的殼體，CCD模組包括CCD相機(jī)5和光源，殼體內(nèi)部可形成一腔體，CCD相機(jī)5固定連接于所述腔體中，光源也位于所述腔體中，同時(shí)該光源位于CCD相機(jī)5的下方，為CCD相機(jī)拍照采集圖像信息提供足夠的關(guān)照亮度。殼體的底端包括一開口，開口處設(shè)有一可將所述腔體密閉的密封組件。密封組件包括一密封門15，該密封門15位于殼體的底端，亦即位于所述開口之下并可將該開口封住并與所述殼體形成一完整的密封腔體。此設(shè)計(jì)目地在于為殼體內(nèi)的部件提供一個(gè)安全的密閉空間，從而達(dá)到防油、防塵、防水的保護(hù)目的。密封組件還包括一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括回轉(zhuǎn)氣缸13，該回轉(zhuǎn)氣缸13通過氣缸固定鈑金12固定于殼體的外側(cè)，同時(shí)該回轉(zhuǎn)氣缸13與一氣缸連接塊14相連，該氣缸連接塊14又與所述密封門15相連，進(jìn)而控制密封門旋轉(zhuǎn)開合。所述CCD相機(jī)5的鏡頭對(duì)準(zhǔn)豎直方向，且豎直向下，同時(shí)通過鏡頭固定輔件6將CCD相機(jī)5固定于所述殼體內(nèi)。所述光源沿豎直方向可升降設(shè)置。同時(shí)該光源可優(yōu)選為50R紅色環(huán)形光源2。環(huán)形的光源，可使光照下被加工件處無暗點(diǎn)、無死角，各處都獲得相同的光亮度，提高所采集的定位圖像的質(zhì)量。所述殼體內(nèi)沿豎直方向固定設(shè)置有氣缸，所述氣缸可優(yōu)選為氣立可雙軸氣缸9，所述50R紅色環(huán)形光源2通過光源安裝鈑金3固定于所述氣缸的底端，所述50R紅色環(huán)形光源2可隨活塞桿的運(yùn)動(dòng)沿豎直方向做升降運(yùn)動(dòng)。所述殼體包括一限制所述50R紅色環(huán)形光源2運(yùn)動(dòng)范圍的下?lián)醢?，該下?lián)醢?位于所述殼體的底端，所述下?lián)醢?上設(shè)有開口，該開口可供被采集定位信息工件進(jìn)入所述腔體內(nèi)。所述殼體整體由上封板8、所述下?lián)醢?、左封板4、右封板11、前封板、底板10圍繞組合而成，從而在所述殼體內(nèi)形成一腔體，所述下?lián)醢?處設(shè)有開口，所述密封門15位于該殼體的底端并可將殼體密封。

本發(fā)明是由控制軟件和機(jī)械執(zhí)行元件組成，由軟件控制機(jī)械動(dòng)作引導(dǎo)CCD相機(jī)進(jìn)行非接觸式檢測(cè)，軟件將CCD采集的圖像進(jìn)行處理和計(jì)算，引導(dǎo)機(jī)床定位工件加工原點(diǎn)的方法。本方案對(duì)于觀測(cè)者與被觀測(cè)者都不會(huì)產(chǎn)生任何損傷，從而提高系統(tǒng)的可靠性。長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定工作，人類難以長(zhǎng)時(shí)間對(duì)同一對(duì)象進(jìn)行觀察，而機(jī)器視覺則可以長(zhǎng)時(shí)間地作測(cè)量、分析和識(shí)別任務(wù)。檢測(cè)原理與過程簡(jiǎn)單，通過編制圖像處理程序?qū)Λ@取的圖像進(jìn)行處理分析便可獲得機(jī)床轉(zhuǎn)角定位值和直線軸定位值，檢測(cè)效率高且易于實(shí)現(xiàn)模塊化集成。本發(fā)明的機(jī)械裝置采用模塊式設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)緊湊，安裝方便，控制簡(jiǎn)單，IP65級(jí)別的防水設(shè)計(jì)。同時(shí)本發(fā)明控制程序算法獨(dú)特，操作簡(jiǎn)潔，運(yùn)行穩(wěn)定，具有誤判預(yù)警機(jī)制。

此處，上、下、左、右、前、后只代表其相對(duì)位置而不表示其絕對(duì)位置。以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。