CN105534399B - 一种改进的机床用气动吸尘器及其控制方法 - Google Patents

一种改进的机床用气动吸尘器及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种改进的机床用气动吸尘器，包括主管，主管一端连接有回收袋，主管的另一端为进屑口，进屑口连接有负压管，进屑口内活动设置有吹气管，所述进屑口外侧设置有CCD传感器，吹气管固定设置在X方向转动轴上，X方向转动轴固定在Y方向转动轴上，Y方向转动轴固定在Z方向转动轴上，X方向转动轴、Y方向转动轴和Z方向转动轴的转动方向相互垂直，进屑口内对称设置有两个挡板，吹气管位于两个挡板之间，挡板上设置有窗口，窗口的一端铰接有封板；还包括一个控制器。本发明还提供了一种上述气动吸尘器的控制方法。本发明能够解决现有技术的不足，提高了孔洞内铁屑清理的效率。

Description

一种改进的机床用气动吸尘器及其控制方法
技术领域
本发明涉及孔内铁屑清理技术领域，尤其是一种改进的机床用气动吸尘器及其控制方法。
背景技术
在机械加工设备中，在对零部件进行切削加工时，产生的铁屑会汇集在设备以及加工零件的孔洞内，需要及时清理。现有除铁屑的器材中，市面上购买的电力吸尘器,只适用于表面的吸尘,不适用于孔内的吸尘。中国发明专利申请CN 103028574A和CN104224045A公开了两种类似的带有吹气功能的吸尘装置，可以利用吹气对传统吸尘器不方便清理的碎屑进行吹扫清洁。但是，使用这种吸尘器清理孔洞内的铁屑时，由于吹扫的作用，铁屑会产生移动，所以无法准确掌握铁屑的分布，使得清理时间较长，效率低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种改进的机床用气动吸尘器及其控制方法，能够解决现有技术的不足，提高了孔洞内铁屑清理的效率。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。
一种改进的机床用气动吸尘器，包括主管，主管一端连接有回收袋，主管的另一端为进屑口，进屑口连接有负压管，进屑口内活动设置有吹气管，所述进屑口外侧设置有CCD传感器，吹气管固定设置在X方向转动轴上，X方向转动轴固定在Y方向转动轴上，Y方向转动轴固定在Z方向转动轴上，X方向转动轴、Y方向转动轴和Z方向转动轴的转动方向相互垂直，进屑口内对称设置有两个挡板，吹气管位于两个挡板之间，挡板上设置有窗口，窗口的一端铰接有封板；还包括一个控制器，控制器的信号输入端与CCD传感器通讯连接，控制器的信号输出端分别与X方向转动轴、Y方向转动轴和Z方向转动轴通讯连接。
作为本发明的一种优选技术方案，所述主管为L形。
作为本发明的一种优选技术方案，所述CCD传感器的外侧设置有防尘罩。
作为本发明的一种优选技术方案，所述防尘罩的侧壁设置有第一通气孔，第一通气孔的内侧端口朝向CCD传感器的表面设置，第一通气孔的内径由外侧端口向内侧端口逐渐缩小，第一通气孔的内侧端口设置有弧形翻边，第一通气孔的下方连接有毛细管，毛细管的末端设置有集尘腔，集尘腔内设置有金属丝网填充物，毛细管的侧壁设置有第二通气孔，第二通气孔的内径由外侧端口向内侧端口逐渐缩小，第二通气孔的内侧端口朝向第一通气孔的内侧端口设置，第一通气孔和第二通气孔的轴线夹角为17°，防尘罩的侧壁顶端设置有第三通气孔，第三通气孔与防尘罩垂直设置，第三通气孔的内侧端口一侧设置有折流板，折流板与第三通气孔的内侧端口间隙配合，折流板的表面设置有螺旋导流槽。
一种上述改进的机床用气动吸尘器的控制方法，包括以下步骤：
A、CCD传感器对孔洞进行拍照，确定孔内的碎屑分布图；
B、开启负压管，对碎屑进行吸取，与此同时点动开启吹气管，对孔内的碎屑进行吹扫；
C、CCD传感器对孔洞进行连续拍照，控制器通过分析图像，确定孔内碎屑分布变化情况；
D、每次拍照完成后，控制器根据碎屑分布的变化情况，控制X方向转动轴、Y方向转动轴和Z方向转动轴进行转动，从而调整进屑口的吸取位置和角度。
步骤C中，包括以下步骤，
C1、控制器将CCD传感器采集到的图像按照灰度的变化进行分割，分割出的相邻的图像块的平均灰度差异率Δg保持在30％以上，其中
g1和g2分别为两个相邻图像块的平均灰度；
C2、求得图像块中变化率最大的灰度梯度方向的灰度变化函数，将每个图像块的灰度变化函数进行对比，求得所有灰度变化函数的公因式，将每个灰度变化函数中的公因式去除，实现对图像块中的飘浮灰尘干扰进行图像过滤；
C3、对经过图像处理后的图像块中超过灰度阈值的像素点进行提取，然后使用最小二乘法对其位置特征进行拟合，得到每个图像块的特征曲线；
C4、将图像块进行合并，然后使用本次处理所得到的特征曲线与上一次处理所得到的特征曲线进行对比，得到若干个图像中碎屑分布变化的传递函数。
步骤D中，进屑口的角度依照特征曲线的变化方向同步调节，进屑口的深度依照传递函数的微分结果同步调节，吹气管的开启时间依照特征曲线上灰度的积分结果同步调节。
采用上述技术方案所带来的有益效果在于：本发明在现有气动吸尘器的基础上进行改进，针对孔洞吸尘的特点，优化了进屑口处负压管和吹气管的布置结构。通过使用控制器分析CCD传感器采集到的铁屑分布图像，控制三个转动轴对进屑口的位置和角度进行调节，实现了对于孔洞内铁屑的准确清理，提高了清理效率。CCD传感器上的防尘结构可以在吹气和吸气过程中对镜头表面的灰尘进行及时清理，提高了CCD传感器的清晰度。控制器对于图像的处理方法简单，与现有的图像处理方法不同。由于对于铁屑的图像分析不需要精确的图像分辨效果，所以本方法没有采用现有的复杂图像处理方法，而是另辟蹊径，通过灰度变化的特征对于图像中铁屑分布的位置进行快速分析处理，从而提高了图像处理速度，可以实现高速拍照和处理的无缝对接，而且降低了对于CCD传感器分别率和控制器运算速度的要求，从而降低了设备成本。控制器对于进屑口方向和位置的控制也遵循简化的原则，仅利用特征曲线及其相关函数来定义进屑口的调整动作，无需对整幅图像进行扫描式分析和处理，简化了进屑口的调整动作，从而缩短了进屑口的调整时间，可以与CCD传感器一同高速运转，实现图像分析和进屑口调整的同步高速进行。同时由于对特征曲线进行准确分析，在高速处理的同时也保证了对于铁屑分布位置的准确判断和精准清理。
附图说明
图1是本发明一个具体实施方式的设备结构图。
图2是本发明一个具体实施方式中进屑口的结构图。
图3是本发明一个具体实施方式中防尘罩的结构图。
图4是本发明一个具体实施方式中螺旋导流槽的结构图。
图中：1、主管；2、回收袋；3、负压管；4、吹气管；5、进屑口；6、CCD传感器；7、X方向转动轴；8、Y方向转动轴；9、挡板；10、窗口；11、封板；12、控制器；13、防尘罩；14、第一通气孔；15、弧形翻边；16、毛细管；17、集尘腔；18、金属丝网填充物；19、第二通气孔；20、第三通气孔；21、折流板；22、螺旋导流槽；23、Z方向转动轴；24、气管总阀门；25、点动阀门；26、弧形凹槽。
具体实施方式
本发明中使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接、粘贴等常规手段，在此不再详述。
参看附图1-4，本具体实施例包括主管1，主管1一端连接有回收袋2，主管1的另一端为进屑口5，进屑口5连接有负压管3，进屑口5内活动设置有吹气管4，吹气管4上设置有气管总阀门24和点动阀门25，所述进屑口5外侧设置有CCD传感器6，吹气管4固定设置在X方向转动轴7上，X方向转动轴7固定在Y方向转动轴8上，Y方向转动轴8固定在Z方向转动轴23上，X方向转动轴7、Y方向转动轴8和Z方向转动轴23的转动方向相互垂直，进屑口5内对称设置有两个挡板9，吹气管4位于两个挡板9之间，挡板9上设置有窗口10，窗口10的一端铰接有封板11；还包括一个控制器12，控制器12的信号输入端与CCD传感器6通讯连接，控制器12的信号输出端分别与X方向转动轴7、Y方向转动轴8和Z方向转动轴8通讯连接。主管1为L形。CCD传感器6的外侧设置有防尘罩13。防尘罩13的侧壁设置有第一通气孔14，第一通气孔14的内侧端口朝向CCD传感器6的表面设置，第一通气孔14的内径由外侧端口向内侧端口逐渐缩小，第一通气孔14的内侧端口设置有弧形翻边15，第一通气孔14的下方连接有毛细管16，毛细管16的末端设置有集尘腔17，集尘腔17内设置有金属丝网填充物18，毛细管16的侧壁设置有第二通气孔19，第二通气孔19的内径由外侧端口向内侧端口逐渐缩小，第二通气孔19的内侧端口朝向第一通气孔14的内侧端口设置，第一通气孔14和第二通气孔19的轴线夹角为17°，防尘罩13的侧壁顶端设置有第三通气孔20，第三通气孔20与防尘罩13垂直设置，第三通气孔20的内侧端口一侧设置有折流板21，折流板21与第三通气孔20的内侧端口间隙配合，折流板21的表面设置有螺旋导流槽22。螺旋导流槽22的侧壁设置有弧形凹槽276，在气流从外侧向内侧流动时，气流在螺旋导流槽22内可以形成内外两层气流层，从而提高气流在CCD传感器6表面的吹扫作用。
一种用于上述的改进的机床用气动吸尘器的控制方法，包括以下步骤：
A、CCD传感器6对孔洞进行拍照，确定孔内的碎屑分布图；
B、开启负压管3，对碎屑进行吸取，与此同时点动开启吹气管4，对孔内的碎屑进行吹扫；
C、CCD传感器6对孔洞进行连续拍照，控制器12通过分析图像，确定孔内碎屑分布变化情况；
D、每次拍照完成后，控制器12根据碎屑分布的变化情况，控制X方向转动轴7、Y方向转动轴8和Z方向转动轴23进行转动，从而调整进屑口5的吸取位置和角度。
步骤C中，包括以下步骤，
C1、控制器12将CCD传感器6采集到的图像按照灰度的变化进行分割，分割出的相邻的图像块的平均灰度差异率Δg保持在30％以上，其中
g1和g2分别为两个相邻图像块的平均灰度；
C2、求得图像块中变化率最大的灰度梯度方向的灰度变化函数，将每个图像块的灰度变化函数进行对比，求得所有灰度变化函数的公因式，将每个灰度变化函数中的公因式去除，实现对图像块中的飘浮灰尘干扰进行图像过滤；
C3、对经过图像处理后的图像块中超过灰度阈值的像素点进行提取，然后使用最小二乘法对其位置特征进行拟合，得到每个图像块的特征曲线；
C4、将图像块进行合并，然后使用本次处理所得到的特征曲线与上一次处理所得到的特征曲线进行对比，得到若干个图像中碎屑分布变化的传递函数。
步骤D中，进屑口5的角度依照特征曲线的变化方向同步调节，进屑口5的深度依照传递函数的微分结果同步调节，吹气管4的开启时间依照特征曲线上灰度的积分结果同步调节。
在吹气管4开启期间，负压管3的负压值进行相应的调整：
其中P为实时负压值，P1为初始负压值，k1～k3为比例系数，t为吹气管4的开启时间。
本发明可以有效提高气动吸尘器对于孔洞内铁屑的清理效率，使用简单方便。
上述描述仅作为本发明可实施的技术方案提出，不作为对其技术方案本身的单一限制条件。

Claims (4)

1.一种改进的机床用气动吸尘器，包括主管(1)，主管(1)一端连接有回收袋(2)，主管(1)的另一端为进屑口(5)，进屑口(5)连接有负压管(3)，进屑口(5)内活动设置有吹气管(4)，其特征在于：所述进屑口(5)外侧设置有CCD传感器(6)，吹气管(4)固定设置在X方向转动轴(7)上，X方向转动轴(7)固定在Y方向转动轴(8)上，Y方向转动轴(8)固定在Z方向转动轴(23)上，X方向转动轴(7)、Y方向转动轴(8)和Z方向转动轴(23)的转动方向相互垂直，进屑口(5)内对称设置有两个挡板(9)，吹气管(4)位于两个挡板(9)之间，挡板(9)上设置有窗口(10)，窗口(10)的一端铰接有封板(11)；还包括一个控制器(12)，控制器(12)的信号输入端与CCD传感器(6)通讯连接，控制器(12)的信号输出端分别与X方向转动轴(7)、Y方向转动轴(8)和Z方向转动轴(8)通讯连接；
所述CCD传感器(6)的外侧设置有防尘罩(13)，所述防尘罩(13)的侧壁设置有第一通气孔(14)，第一通气孔(14)的内侧端口朝向CCD传感器(6)的表面设置，第一通气孔(14)的内径由外侧端口向内侧端口逐渐缩小，第一通气孔(14)的内侧端口设置有弧形翻边(15)，第一通气孔(14)的下方连接有毛细管(16)，毛细管(16)的末端设置有集尘腔(17)，集尘腔(17)内设置有金属丝网填充物(18)，毛细管(16)的侧壁设置有第二通气孔(19)，第二通气孔(19)的内径由外侧端口向内侧端口逐渐缩小，第二通气孔(19)的内侧端口朝向第一通气孔(14)的内侧端口设置，第一通气孔(14)和第二通气孔(19)的轴线夹角为17°，防尘罩(13)的侧壁顶端设置有第三通气孔(20)，第三通气孔(20)与防尘罩(13)垂直设置，第三通气孔(20)的内侧端口一侧设置有折流板(21)，折流板(21)与第三通气孔(20)的内侧端口间隙配合，折流板(21)的表面设置有螺旋导流槽(22)。
2.根据权利要求1所述的改进的机床用气动吸尘器，其特征在于：所述主管(1)为L形。
3.一种用于权利要求1～2中任意一项权利要求所述的改进的机床用气动吸尘器的控制方法，其特征在于包括以下步骤：
A、CCD传感器(6)对孔洞进行拍照，确定孔内的碎屑分布图；
B、开启负压管(3)，对碎屑进行吸取，与此同时点动开启吹气管(4)，对孔内的碎屑进行吹扫；
C、CCD传感器(6)对孔洞进行连续拍照，控制器(12)通过分析图像，确定孔内碎屑分布变化情况，
此步骤C中，还包括以下步骤：
C1、控制器(12)将CCD传感器(6)采集到的图像按照灰度的变化进行分割，分割出的相邻的图像块的平均灰度差异率Δg保持在30％以上，其中
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g1和g2分别为两个相邻图像块的平均灰度；
C2、求得图像块中变化率最大的灰度梯度方向的灰度变化函数，将每个图像块的灰度变化函数进行对比，求得所有灰度变化函数的公因式，将每个灰度变化函数中的公因式去除，实现对图像块中的飘浮灰尘干扰进行图像过滤；
C3、对经过图像处理后的图像块中超过灰度阈值的像素点进行提取，然后使用最小二乘法对其位置特征进行拟合，得到每个图像块的特征曲线；
C4、将图像块进行合并，然后使用本次处理所得到的特征曲线与上一次处理所得到的特征曲线进行对比，得到若干个图像中碎屑分布变化的传递函数；
D、每次拍照完成后，控制器(12)根据碎屑分布的变化情况，控制X方向转动轴(7)、Y方向转动轴(8)和Z方向转动轴(23)进行转动，从而调整进屑口(5)的吸取位置和角度。
4.根据权利要求3所述的改进的机床用气动吸尘器的控制方法，其特征在于：步骤D中，进屑口(5)的角度依照特征曲线的变化方向同步调节，进屑口(5)的深度依照传递函数的微分结果同步调节，吹气管(4)的开启时间依照特征曲线上灰度的积分结果同步调节。
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