CN103163834A - 基于图像处理的智能型数控机床 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于图像处理的智能型数控机床，包括机床本体、电动执行机构、伺服驱动装置和控制系统，控制系统包括图像采集装置、图像存储单元、边缘检测模块、图像处理器、数据存储单元一、直角坐标系自动生成模块、坐标系加载模块、坐标数据量测模块、数据存储单元二、坐标数据加载模块、坐标系转换模块、按照经坐标转换后的成型产品轮廓线控制电动执行机构对加工件进行加工的控制器、工作参数检测单元以及分别与控制器相接的存储器、参数设置单元和显示器。本发明设计合理、使用操作简便且使用效果好、智能化程度高，能有效解决现有数控机床存在的智能化程度较低、必须事先绘制完成加工图、加工效率和加工精度较低等问题。

Description

基于图像处理的智能型数控机床

技术领域

本发明涉及一种数控机床，尤其是涉及一种基于图像处理的智能型数控机床。

背景技术

数控机床是指采用数字形式信息进行控制的机床，也就是说凡是用数字化代码将零件加工过程中所需的各种操作和步骤以及刀具与工件之间的相对位移量等记录在程序介质上，送入计算机或数控装置经过译码、运算及处理，控制机床的刀具与工件相对运动，并相应加工出所需要的工件的一类机床即为数控机床。实际应用过程中，数控机床均是按照预先设计好的加工图进行自动加工处理，因而加工之前必须预先设计好加工图纸。现如今，市场上所出现的数控机床绝大多数均需先采用CAD等工程设计软件绘制需出加工成型零部件的加工尺寸图，之后再将设计好的加工图输入至数控机床的控制系统，控制系统再根据加工图对刀具和加工工件进行控制。因此，对于数控机床的应用厂家来说，需配备一批高速度的加工尺寸图绘制人员，投入的人力资源成本较大且需花费大量的图纸制作时间，同时由于采用工程设计软件绘制加工尺寸图时，存在许多人为因素，因而绘制成的加工图易出现尺寸误差，从而影响数控机床的加工精度。

综上，实际使用过程中，现有的数控机床均不同程度地存在智能化程度较低、必须事先绘制完成加工图、费时费力、所设计完成加工图易出现人为设计误差、加工效率和加工精度较低等多种实际问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于图像处理的智能型数控机床，其设计合理、使用操作简便且使用效果好、智能化程度高，能解决现有数控机床存在的智能化程度较低、必须事先绘制完成加工图、加工效率和加工精度较低等问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种基于图像处理的智能型数控机床，其特征在于：包括机床本体、安装在所述机床本体上的电动执行机构、对电动执行机构进行驱动的伺服驱动装置和布设在所述机床本体上的控制系统，所述伺服驱动装置通过传动装置与电动执行机构进行传动连接且其安装在所述机床本体上，所述控制系统包括用于摄取成型产品图像的图像采集装置、对图像采集装置所采集的成型产品图像进行同步存储的图像存储单元、对所述成型产品图像进行边缘检测的边缘检测模块、根据边缘检测模块的检测结果提取出成型产品轮廓线的图像处理器、对图像处理器提取出的成型产品轮廓线进行同步存储的数据存储单元一、用于自动生成平面直角坐标系的直角坐标系自动生成模块、将直角坐标系自动生成模块所生成的直角坐标系加载至所述成型产品轮廓线上的坐标系加载模块、对所述成型产品轮廓线中各顶点在直角坐标系中的横坐标与纵坐标数值进行量测的坐标数据量测模块、对坐标数据量测模块所量测的坐标数据进行同步存储的数据存储单元二、将坐标数据量测模块所量测的坐标数据同步加载至所述成型产品轮廓线上的坐标数据加载模块、对加载有坐标数据的所述成型产品轮廓线进行坐标系转换并将其转换至与加工件所处直角坐标系内的坐标系转换模块、按照经坐标转换后的所述成型产品轮廓线控制电动执行机构对加工件进行加工的控制器、对伺服驱动装置的相关工作参数进行实时检测的工作参数检测单元以及分别与控制器相接的存储器、参数设置单元和显示器，所述图像处理器与控制器相接；所述图像采集装置、图像存储单元、边缘检测模块、数据存储单元一、直角坐标系自动生成模块、坐标系加载模块、坐标数据量测模块、数据存储单元二和坐标数据加载模块均与图像处理器相接，所述数据存储单元二内所存储的各顶点的横坐标与纵坐标数值均通过关联单元与数据存储单元一内所存储成型产品轮廓线上对应的顶点进行关联；所述坐标系转换模块、伺服驱动装置和工作参数检测单元均与控制器相接。

上述基于图像处理的智能型数控机床，其特征是：所述图像处理器为ARM微处理器。

上述基于图像处理的智能型数控机床，其特征是：所述控制系统还包括与控制器相接的无线通信模块一，所述控制器通过无线通信模块一与上位监控机进行双向通信。

上述基于图像处理的智能型数控机床，其特征是：所述图像采集装置包括CCD摄像头和与CCD摄像头相接的图像采集卡，所述图像采集卡与图像处理器相接。

本发明与现有技术相比具有以下优点，

1、设计合理、成本低且安装布设方便。

2、电路简单且接线方便。

3、使用操作简单、智能化程度高且参数调整方便。

4、使用效果好且加工精度和加工效率较高、能节省大量加工时间且实用价值高，实际使用时，只需采用图像采集装置摄取成型产品图像，之后系统会自动对所采集成型产品图像进行分析处理，并自动生成成型产品轮廓线的加工图。

5、适用面广，推广应用前景广泛，能有效推广适用至相关其它类型的数控机床中。

综上所述，本发明设计合理、使用操作简便且使用效果好、智能化程度高，能有效解决现有数控机床存在的智能化程度较低、必须事先绘制完成加工图、加工效率和加工精度较低等问题。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明的电路原理框图。

附图标记说明：

1-电动执行机构；    2-伺服驱动装置；    3-控制系统；

3-1-图像采集装置；  3-2-图像存储单元；  3-3-边缘检测模块；

3-4-图像处理器；    3-5-数据存储单元一；

3-6-直角坐标系自动生成模块；            3-7-坐标系加载模块；

3-8-坐标数据量测模块；                  3-9控制器；

3-10-存储器；       3-11-参数设置单元； 3-12-数据存储单元二；

3-13-坐标数据加载模块；                 3-14-显示器；

3-15-无线通信模块一；                   3-16-坐标系转换模块；

3-17-工作参数检测单元；                 3-1-1-CCD摄像头；

3-1-2-图像采集卡；  4-上位监控机。

具体实施方式

如图1所示，本发明包括机床本体、安装在所述机床本体上的电动执行机构1、对电动执行机构1进行驱动的伺服驱动装置2和布设在所述机床本体上的控制系统3，所述伺服驱动装置2通过传动装置与电动执行机构1进行传动连接且其安装在所述机床本体上，所述控制系统3包括用于摄取成型产品图像的图像采集装置3-1、对图像采集装置3-1所采集的成型产品图像进行同步存储的图像存储单元3-2、对所述成型产品图像进行边缘检测的边缘检测模块3-3、根据边缘检测模块3-3的检测结果提取出成型产品轮廓线的图像处理器3-4、对图像处理器3-4提取出的成型产品轮廓线进行同步存储的数据存储单元一3-5、用于自动生成平面直角坐标系的直角坐标系自动生成模块3-6、将直角坐标系自动生成模块3-6所生成的直角坐标系加载至所述成型产品轮廓线上的坐标系加载模块3-7、对所述成型产品轮廓线中各顶点在直角坐标系中的横坐标与纵坐标数值进行量测的坐标数据量测模块3-8、对坐标数据量测模块3-8所量测的坐标数据进行同步存储的数据存储单元二3-12、将坐标数据量测模块3-8所量测的坐标数据同步加载至所述成型产品轮廓线上的坐标数据加载模块3-13、对加载有坐标数据的所述成型产品轮廓线进行坐标系转换并将其转换至与加工件所处直角坐标系内的坐标系转换模块3-16、按照经坐标转换后的所述成型产品轮廓线控制电动执行机构1对加工件进行加工的控制器3-9、对伺服驱动装置2的相关工作参数进行实时检测的工作参数检测单元3-17以及分别与控制器3-9相接的存储器3-10、参数设置单元3-11和显示器3-14，所述图像处理器3-4与控制器3-9相接；所述图像采集装置3-1、图像存储单元3-2、边缘检测模块3-3、数据存储单元一3-5、直角坐标系自动生成模块3-6、坐标系加载模块3-7、坐标数据量测模块3-8、数据存储单元二3-12和坐标数据加载模块3-13均与图像处理器3-4相接，所述数据存储单元3-12内所存储的各顶点的横坐标与纵坐标数值均通过关联单元与数据存储单元一3-5内所存储成型产品轮廓线上对应的顶点进行关联；所述坐标系转换模块3-16、伺服驱动装置2和工作参数检测单元3-17均与控制器3-9相接。

本实施例中，所述图像处理器3-4为ARM微处理器。

本实施例中，所述控制系统3还包括与控制器3-9相接的无线通信模块一3-15，所述控制器3-9通过无线通信模块一3-15与上位监控机4进行双向通信。

本实施例中，所述图像采集装置3-1包括CCD摄像头3-1-1和与CCD摄像头3-1-1相接的图像采集卡3-1-2，所述图像采集卡3-1-2与图像处理器3-4相接。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (4)

1.一种基于图像处理的智能型数控机床，其特征在于：包括机床本体、安装在所述机床本体上的电动执行机构(1)、对电动执行机构(1)进行驱动的伺服驱动装置(2)和布设在所述机床本体上的控制系统(3)，所述伺服驱动装置(2)通过传动装置与电动执行机构(1)进行传动连接且其安装在所述机床本体上，所述控制系统(3)包括用于摄取成型产品图像的图像采集装置(3-1)、对图像采集装置(3-1)所采集的成型产品图像进行同步存储的图像存储单元(3-2)、对所述成型产品图像进行边缘检测的边缘检测模块(3-3)、根据边缘检测模块(3-3)的检测结果提取出成型产品轮廓线的图像处理器(3-4)、对图像处理器(3-4)提取出的成型产品轮廓线进行同步存储的数据存储单元一(3-5)、用于自动生成平面直角坐标系的直角坐标系自动生成模块(3-6)、将直角坐标系自动生成模块(3-6)所生成的直角坐标系加载至所述成型产品轮廓线上的坐标系加载模块(3-7)、对所述成型产品轮廓线中各顶点在直角坐标系中的横坐标与纵坐标数值进行量测的坐标数据量测模块(3-8)、对坐标数据量测模块(3-8)所量测的坐标数据进行同步存储的数据存储单元二(3-12)、将坐标数据量测模块(3-8)所量测的坐标数据同步加载至所述成型产品轮廓线上的坐标数据加载模块(3-13)、对加载有坐标数据的所述成型产品轮廓线进行坐标系转换并将其转换至与加工件所处直角坐标系内的坐标系转换模块(3-16)、按照经坐标转换后的所述成型产品轮廓线控制电动执行机构(1)对加工件进行加工的控制器(3-9)、对伺服驱动装置(2)的相关工作参数进行实时检测的工作参数检测单元(3-17)以及分别与控制器(3-9)相接的存储器(3-10)、参数设置单元(3-11)和显示器(3-14)，所述图像处理器(3-4)与控制器(3-9)相接；所述图像采集装置(3-1)、图像存储单元(3-2)、边缘检测模块(3-3)、数据存储单元一(3-5)、直角坐标系自动生成模块(3-6)、坐标系加载模块(3-7)、坐标数据量测模块(3-8)、数据存储单元二(3-12)和坐标数据加载模块(3-13)均与图像处理器(3-4)相接，所述数据存储单元二(3-12)内所存储的各顶点的横坐标与纵坐标数值均通过关联单元与数据存储单元一(3-5)内所存储成型产品轮廓线上对应的顶点进行关联；所述坐标系转换模块(3-16)、伺服驱动装置(2)和工作参数检测单元(3-17)均与控制器(3-9)相接。

2.按照权利要求1所述的基于图像处理的智能型数控机床，其特征在于：所述图像处理器(3-4)为ARM微处理器。

3.按照权利要求1或2所述的基于图像处理的智能型数控机床，其特征在于：所述控制系统(3)还包括与控制器(3-9)相接的无线通信模块一(3-15)，所述控制器(3-9)通过无线通信模块一(3-15)与上位监控机(4)进行双向通信。

4.按照权利要求1或2所述的基于图像处理的智能型数控机床，其特征在于：所述图像采集装置(3-1)包括CCD摄像头(3-1-1)和与CCD摄像头(3-1-1)相接的图像采集卡(3-1-2)，所述图像采集卡(3-1-2)与图像处理器(3-4)相接。

Images