CN105252332A - 一种全自动加工装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全自动加工装置，包括数控加工中心、夹具系统、强电柜、机械手、机械手推进器、图像识别系统。数控加工中心的I/O端口通过强电柜将夹具系统、机械手、机械手推进器连通起来，实现交互式通信，使其各单位系统能够协调工作；图像识别系统实现数控加工中心外未加工毛坯工件的位置识别，并将其位置信息传输给机械手中心处理器，机械手中心处理器通过进行运动轨迹规划，计算出机械手对工件的抓取和装载的最佳路径，完成毛坯工件的装载，同时，夹具系统配合机械手将工件夹紧固定。该全自动加工装置可以实现工件多工位自动加工、工件移动过程中自动抓取、自动换位和自动装卸的全自动加工程序，主要用于对箱体工件的加工。

Description

一种全自动加工装置

技术领域

本发明涉及工业自动化的技术领域，具体是一种全自动加工装置。

背景技术

目前，针对箱体工件的加工还无法实现全自动加工，一台数控加工设备需要配备专业人员进行工件装卸，而且机械设备都需要人工往复动作才能完成工件的大批量生产，加工效率很低。同时，为了保证箱体工件的加工质量，对这些人员的技能要求比较高，一般都需要经过专业的培训。如果利用生产流水线来加工箱体工件，首先需要设计加工流水线，该设计、生产成本比较高，其次实现自动化换面比较困难。

其次，在全自动加工的过程中，工件立体随意堆放的视觉位置识别技术和加工过程中对移动工件的抓取技术还不成熟，该问题在一定程度上制约了自动化程度的提高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种全自动加工装置，提高箱体工件加工的加工效率和无人化管理，扩大应用范围。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种全自动加工装置，包括数控加工中心、夹具系统、强电柜、机械手、机械手推进器、图像识别系统，其中：

数控加工中心为数控加工中心，包括CNC系统和PLC控制系统；

夹具系统具有多个工位，实现对工件的夹紧和松开功能，包括电磁阀、气缸、限位开关，控制电磁阀的开关从而控制气缸的推进和推出，实现工件的夹紧和松开，其中限位开关起到气缸推进、推出的到位确定功能；

强电柜是数控加工中心I/O端口的外部引伸，数控加工中心可以通过PLC系统对强电柜进行输入输出编程操作，将机械手、机械手推进器、夹具系统和数控加工中心实现连接；

机械手包括机械手中心控制器和6自由度机械臂，可配合图像识别系统、夹具系统、机械手推进器在任意空间运动，实现工件在静止和移动过程中的定位抓取、装载功能；

机械手推进器由气缸、电磁阀和限位开关组成，机械手安装在机械手推进器上，推进器推进、退出实现了机械手在数控机床外抓取、放置工件，在数控机床内装载工件的功能。机械手控制器通过端口对电磁阀的控制，实现气缸的推进和退出，完成机械手进出数控机床的功能。

图像识别系统包含摄像头和图像处理软件，通过摄像头对工件采集，图像处理软件将图像数据进行处理，得到工件的位置，并将未加工的毛坯工件位置数据信息传送给机械手中心控制器，机械手中心控制器通过给定的识别位置进行最佳运动轨迹规划，实现定位抓取。

本发明的有益效果：

该全自动加工装置，通过数控加工中心控制装置可以协同机械手、机械手推进器、图像识别系统和夹具设备实现自动控制定位抓取工件、定位放置工件、加工工件以及定位工件分别作出工位的转换、工件夹紧、工件加工以及定位动作。

(1)自动化程度高，运行效率快。整套加工装置可实现工件的自动识别位置，机械手在静止和移动过程中抓取工件、放置工件，并且配合夹具设备实现协调配合动作，全过程加工实现无人化管理，自动化程度高，大大提高了加工效率。

(2)加工快捷方便，操作连贯性强。全自动加工装置的自动化实现通过数控加工中心I/O端口将机械手、机械手推进器、夹具设备连接起来，设备与设备之间按照设定的通讯协议进行数据指令交互，实现各设备协调动作。

(3)对操作人员的技能要求低，安全性强，生产成本低，占地面积较小，适用范围广泛，主要用于箱体工件的加工。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明一种全自动加工装置整体结构示意图。

图2是本发明中夹具系统详细机械结构图。

图中：1、强电柜，2、电缆，3、数控加工中心，4、夹具系统，5、机械手推进器，6、机械手中心控制器，7、机械手，8、图像识别系统，9、毛坯工件，10、加工完成工件，11、气缸，12、夹紧装置，13、工件中转工位。

具体实施方式

如图1所示，本发明为一种全自动加工装置，包括数控加工中心3、夹具系统4、强电柜1、机械手7、机械手推进器5、图像识别系统8。数控加工中心3的I/O端口通过强电柜1用电缆2将夹具系统4、机械手机械手推进器5、连通起来，实现交互式通信，使其各单位系统能够协调工作；图像识别系统8实现数控加工中心3外毛坯工件9的识别，并将毛坯工件9位置数据信息提供给机械手7，完成机械手7对毛坯工件9的自动取件。

强电柜1又为数控加工中心3的I/O端口的外部引伸，包括输出端子、输入端子、输出继电器驱动器、输入继电器保护电路。

夹具系统4位于数控加工中心3的内部加工工位位置上，通过移动工位位置可实现多工位的加工动作。夹具系统包括电磁阀、气缸11和限位开关以及夹紧装置12组成。电磁阀由强电柜1(I/O端口)的输出端子控制开断，气缸11则由电磁阀的换向实现推出和缩进，并通过夹紧装置12实现夹具的夹紧和松开。进一步的，夹紧和松开到位信号由限位开关传感器识别信号实现。

机械手7由机械手中心控制器6和6自由度机械臂组成，机械手中心控制器6获取图像识别系统8提供的毛坯工件9的位置数据信息进行最佳轨迹规划，6自由度机械臂可在任意空间运动，实现对毛坯工件9的定位抓取、定时定位放置，并且连同机械手推进器5和夹具系统4实现协调动作，保证机械手在工件移动过程中完成加工过程的安全和高效。

机械手推进器5由气缸、电磁阀和限位开关组成，机械手7安装在机械手推进器5上，推进器推进、退出实现了机械手7在数控加工中心3外抓取、放置工件，在数控加工中心3内装载工件的功能。机械手控制器6通过端口对电磁阀的控制，实现气缸的推进和退出，完成机械手进出数控加工中心3的功能。

图像识别系统8通过摄像头进行图像的采集，并且将数据传到图像处理软件，进行图像形状特征的匹配，实现毛坯工件9的位置信息采集，将位置数据信息传输给机械手中心控制器6，实现机械手7的毛坯工件9定位抓取。

整个加工装置，各设备之间通过特定的通讯协议实现交互式协同配合动作，达到一整套加工过程无人化管理。

以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (2)

1.一种全自动加工装置，其特征在于，包括数控加工中心、夹具系统、强电柜、机械手、机械手推进器、图像识别系统，其中：

数控加工中心为数控加工中心，包括CNC系统和PLC控制系统；

夹具系统具有多个工位，实现对工件的夹紧和松开功能，包括电磁阀、气缸、限位开关，控制电磁阀的开关从而控制气缸的推进和推出，实现工件的夹紧和松开，其中限位开关起到气缸推进、推出的到位确定功能；

强电柜是数控加工中心I/O端口的外部引伸，数控加工中心可以通过PLC系统对强电柜进行输入输出编程操作，将机械手、机械手推进器、夹具系统和数控加工中心实现连接；

机械手包括机械手中心控制器和6自由度机械臂，可配合图像识别系统、夹具系统、机械手推进器在任意空间运动，实现工件在静止和移动过程中定位抓取、装载功能；

机械手推进器由气缸、电磁阀和限位开关组成，机械手安装在机械手推进器上，推进器推进、退出实现了机械手在数控机床外抓取、放置工件，在数控机床内装载工件的功能。机械手控制器通过端口对电磁阀的控制，实现气缸的推进和退出，完成机械手进出数控机床的功能。

图像识别系统包含摄像头和图像处理软件，通过摄像头对工件采集，图像处理软件将图像数据进行处理，得到工件的位置，并将未加工的毛坯工件位置数据信息传送给机械手中心控制器，机械手中心控制器通过给定的识别位置进行最佳运动轨迹规划，实现定位抓取。

2.根据权利要求1所述的一种全自动加工装备，根据其特性，任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。