CN106325205B - 一种基于机器视觉的轮毂安装孔柔性自动加工系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于机器视觉的轮毂安装孔柔性自动加工系统,包括输送系统、自动上下料系统、加工系统、定位系统、视觉系统、倾液回流系统以及计算机控制系统；本系统利用型号识别系统对入料层上的待加工轮毂进行识别并与计算机系统内预先储存的型号进行对比，根据对比结果为待加工轮毂分配对应的加工系统，并利用自动上下料系统将待加工轮毂转移至分配的加工系统中，利用定位系统夹紧定位；然后加工识别系统通过工业相机及光源静态拍摄轮毂图像，并对图像进行分析处理，计算轮毂凸台圆周向坐标位置，为CNC数控机床加工轮毂提供加工位置坐标；最后加工结束的轮毂通过倾液回流系统清理掉表面上的切屑和切削液再通过回流层输送至指定位置。

Description

一种基于机器视觉的轮毂安装孔柔性自动加工系统

技术领域

本发明涉及一种机械加工设备，进一步涉及一种轮毂安装孔加工系统，具体涉及一种基于机器视觉的轮毂安装孔柔性自动加工系统。

背景技术

轮毂又叫轮圈、轱辘、胎铃，是轮胎内廓支撑轮胎的圆桶形的、中心装在轴上的金属部件。轮毂根据直径、宽度、成型方式、材料不同种类繁多。铝合金轮毂的制造方法有三种：重力铸造、锻造、低压精密铸造。重力铸造法是利用重力把铝合金溶液浇注到模具内，成形后经车床处理打磨，即可完成生产；制造过程较简单，不需精密的铸造工艺，成本低而生产效率高，但是容易产生气泡(砂眼)，密度不均匀，表面平滑度不够。锻造法是将整块铝锭在千吨的压力机在模具上直接挤压成型，好处是密度均匀，表面平滑细致，轮毂壁薄而重量轻，材料强度最高，比铸造方法高三成以上，但由于需要较精良的生产设备，而且成品率只有五到六成，制造成本较高。低压精密铸造法是在0.1Mpa的低压下精密铸造，这种铸造方式的成形性好，轮廓清晰，密度均匀，表面光洁，既能达到高强度、轻量化，又能控制成本，而且成品在九成以上，是高品质铝合金轮毂的主流制造方法。

在生产工艺上，铝合金轮毂是一种非常美观的曲面孔系零件，轮毂的安装孔包括一个中心孔和均匀分布在中心孔周围的若干螺栓孔。中国专利CN103521804A公开了一种轮毂通过式在线钻孔机，包括设置在钻孔机设备下部铺设的两段输送辊道线，两端输送辊道线中间设有钻孔机设备，钻孔机设备的下方还包括定位机构，可以让工件串联进入输送辊道线，工人完全脱离设备，实现自动化无人化操作，降低了工人的劳动强度，提高了轮毂生产效率。但是由于轮毂的种类和型号繁多，虽然上述专利输送辊道线的入口处设有光电检测开关，但是也只能用于监测有无工件进入钻孔机设备，加工人员还是需要根据轮毂的种类调整与之对应的夹具和加工设备，同一时间同一批次只能加工同一型号的轮毂，如果要加工其他型号的轮毂，需要对整套安装孔加工设备进行调整甚至更换以满足加工要求，依然极大地限制了轮毂安装孔的加工效率，而且人为调整夹具和加工设备还容易产生误差，容易导致残次品的产生。

发明内容

为了解决上述现有的轮毂安装孔加工需要人工根据生产要求调整相关加工设备以及轮毂加工效率受到限制等问题，本发明提供了一种基于机器视觉的轮毂安装孔柔性自动加工系统，具体方案如下：

一种基于机器视觉的轮毂安装孔柔性自动加工系统,包括本体，所述本体包括输送系统(1)、自动上下料系统(5)、加工系统(7)、定位系统(3)、视觉系统和倾液回流系统(4)；所述输送系统(1)包括设置于机架上的进料部分和出料部分，分别用于送入待加工轮毂和输出加工完毕的轮毂；所述自动上下料系统(5)包括轮毂转移装置，用于根据型号识别系统的识别结果，将待加工轮毂转移至与之对应的加工系统上；所述加工系统(7)为CNC数控加工机床，用于对定位后的轮毂进行安装孔加工；所述定位系统(3)包括若干定位工装和调整装置，结合加工识别系统将待加工轮毂调整至正确的加工位置然后通过定位工装压紧固定；所述视觉系统包括型号识别系统(2)和加工识别系统(8)，分别用于自动识别读取待加工轮毂的具体型号以及识别确认待加工轮毂凸台位置以确定安装孔的加工位置；所述倾液回流系统(4)用于将加工完毕待输出轮毂上残留的切削液进行清理回收。

进一步地，所述输送系统(1)为固定于输送机架(103)上的上下两层结构，所述上层结构为入料层(101)，所述下层结构为回流层(102)，所述入料层(101)和回流层(102)包括若干设置在所述输送机架(103)上的送料滚筒(104)，所述送料滚筒(104)的两端均设有若干链轮，所述输送机架上还设有通过链条与所述链轮连接的驱动电机(105)。

进一步地，所述自动上下料系统(5)包括设置在上下料机架(501)上的上下料导轨(502)和通过连接板(507)设置在上下料导轨(502)上的第一夹持装置(503)，所述上下料导轨(502)的工作方向与所述输送系统(1)的工作方向垂直，所述第一夹持装置(503)与所述连接板(507)之间设有凸轮分度器(508)，所述第一夹持装置(503)的两侧开设有夹持滑槽，所述夹持滑槽内设有夹持滑轨，所述夹持滑轨上通过滑块设有夹持爪(504)，所述滑块连接有夹持缸，所述夹持爪(504)的工作端经过防滑处理，保证夹持爪在工作过程中能够稳定地将待加工轮毂进行转移；所述上下料导轨(502)对应入料层(101)一侧的中间部分设有轮毂举升机构，所述轮毂举升机构包括举升爪(506)、举升滑轨(509)和举升座(510)，所述举升座(510)固定于所述上下料机架(501)上，所述举升座(510)与所述举升爪(506)之间设有举升缸，用于将传送至自动上料系统位置的轮毂举升至夹持爪的工作高度。

进一步地，所述定位系统(3)包括用于工装固定的工装安装板(301)，所述工装安装板(301)固定于所述CNC数控加工机床的加工平台上，所述工装安装板(301)上设有若干转角缸(302)和若干轮毂支撑板(303)；所述转角缸(302)和轮毂支撑板(303)在所述工装安装板(301)上沿圆周间隔分布，所述转角缸(302)和轮毂支撑板(303)的数目最少均为两个，所述轮毂支撑板(303)能够沿对角线调整位置，从而兼容放置不同型号大小的轮毂，所述工装安装板(301)上还设有若干切屑吹扫装置(304)，用于保证定位系统的干净，不会因为连续生产导致的定位不准确。

进一步地，所述型号识别系统(2)和所述加工识别系统(8)均包括设置在固定支架(201)上的工业相机(204)、光源(203)及信号发送装置(206)，所述型号识别系统(2)固定于所述输送系统(1)的入料层(101)上方，所述加工识别系统(8)固定于所述定位系统(3)的上方。

进一步地，所述倾液回流系统(4)包括设置在壳体(401)内的翻转平台(403)，所述翻转平台(403)的底部设有旋转轴(404)，所述翻转平台(403)的一端设有升降机构(405)和推料机构(406)，所述翻转平台(403)上设有第二夹持装置(402)，所述翻转平台(403)的底部还设有若干沿推料方向的导向滚筒。

进一步地，所述回流层(102)的长度大于所述入料层(101)的长度，所述回流层(102)穿过所述上下料导轨(502)下方与所述倾液回流系统(4)的位置对应，保证从所述倾液回流系统推出的轮毂能够进入轮毂输送线的底部回流层。

进一步地，所述倾液回流系统4下方设有切削液以及切屑收集装置，便于对切削液和切屑进行回收处理。

进一步地，所述型号识别系统(2)的固定支架(201)通过“n”型框架设置于所述输送系统(1)的入料层(101)上方，所述固定支架(201)与所述“n”型框架的连接处设有高度调节装置(202)，可以根据实际生产需求调整型号识别系统的高度，保证图像捕捉能够覆盖整个轮毂。

进一步地，所述型号识别系统2和所述加工识别系统8的固定支架(201)外部均设有防尘壳罩(205)，防止识别系统受到工作环境的影响。

本发明的有益效果在于：本发明提出的一种基于机器视觉的轮毂安装孔柔性自动加工系统，利用型号识别系统对入料层上的待加工轮毂进行识别并与计算机系统内预先储存的型号进行对比，根据对比结果为待加工轮毂分配对应的加工系统，并利用自动上下料系统将待加工轮毂转移至分配的加工系统中，利用定位系统夹紧定位；然后加工识别系统通过工业相机及光源静态拍摄轮毂图像，并对图像进行分析处理，计算轮毂凸台圆周向坐标位置，为CNC数控机床加工轮毂提供加工位置坐标；最后加工结束的轮毂通过倾液回流系统清理掉表面上的切屑和切削液再通过回流层输送至指定位置。

附图说明

图1.本发明的工艺流程图，

图2.本发明的输送系统结构立体图，

图3.本发明的输送系统结构主视图，

图4.本发明的视觉系统结构示意图，

图5.本发明的定位系统结构，

图6.本发明的倾液回流系统，

图7.本发明实施例1的自动上下料系统结构立体图，

图8.本发明实施例1的自动上下料系统结构主视图，

图9.本发明实施例1的自动上下料系统结构左视图，

图10.本发明实施例1的总装结构立体图，

图11.本发明实施例1的总装结构俯视图，

图12.本发明实施例1的总装结构左视图，

图13.本发明实施例2的自动上下料系统结构立体图，

图14.本发明实施例2的总装结构俯视图。

附图序号及名称：1、输送系统，101、入料层，102、回流层，103、输送机架，104、送料滚筒，105、驱动电机，2、型号识别系统，201、固定支架，202、高度调节装置，203、光源，204、工业相机，205、防尘壳罩，206、信号发送装置，3、定位系统，301、工装安装板，302、转角缸，303、轮毂支撑板，304、切屑吹扫装置，4、倾液回流系统，401、壳体，402、第二夹持装置，403、翻转平台，404、旋转轴，405、升降机构，406、推料机构，5、自动上下料系统，501、上下料机架，502、上下料导轨，503、第一夹持装置，504、夹持爪，505、防滑胶轮，506、举升爪，507、连接板，508、凸轮分度器，509、举升滑轨，510、举升座，511、第一上下料导轨，512、第二上下料导轨，6、加工识别系统，7、加工系统，8、加工识别系统。

具体实施方式

为详细说明本发明之技术内容、构造特征、所达成目的及功效，以下兹例举实施例并配合附图详予说明。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

实施例1

请参阅图1-7所示，本发明提供一种基于机器视觉的轮毂安装孔柔性自动加工系统,包括输送系统1、自动上下料系统5、加工系统7、定位系统3、视觉系统和倾液回流系统4；输送系统1为固定于输送机架103上的上下两层结构，上层结构为入料层101，下层结构为回流层102，入料层101和回流层102包括若干设置在输送机架103上的送料滚筒104，送料滚筒104的两端均设有若干链轮，输送机架103上还设有通过链条与链轮连接的驱动电机105；输送系统1的回流层102长度大于入料层101的长度，而且回流层102穿过上下料导轨502下方与倾液回流系统4位置对应，保证从倾液回流系统4推出的轮毂能够顺利落入回流层102。

自动上下料系统5包括设置在上下料机架501上的上下料导轨502和通过连接板507设置在上下料导轨502上的第一夹持装置503，上下料导轨502的工作方向与所述输送系统1的工作方向垂直，第一夹持装置503与连接板507之间设有凸轮分度器508，上下料导轨502对应入料层101的一侧的中间部分设有轮毂举升机构。第一夹持装置503的两侧开设有夹持滑槽，夹持滑槽内设有夹持滑轨，夹持滑轨上通过滑块设有夹持爪504，滑块连接有夹持气泵，夹持爪504的工作端设有防滑胶轮505，保证夹持爪在工作过程中能够稳定地将待加工轮毂进行转移；轮毂举升机构包括举升爪506、举升滑轨509和举升座510，举升座510固定于上下料机架501上，举升座510与举升爪506之间设有举升气泵，用于将传送至自动上料系统位置的轮毂举升至夹持爪506的工作高度。

加工系统7为两台位于上下料导轨两端的CNC数控加工机床，用于对定位后的轮毂进行安装孔加工；定位系统3包括用于工装固定的工装安装板301，工装安装板301固定于CNC数控加工机床的加工平台上，工装安装板301上设有若干转角缸302和若干轮毂支撑板303；转角缸302和轮毂支撑板303在工装安装板301上沿圆周间隔分布，转角缸302和轮毂支撑板303的数目均为两个，轮毂支撑板303能够沿对角线调整位置，从而兼容放置不同型号大小的轮毂。工装安装板301上还设有若干切屑吹扫装置304，用于保证定位系统的干净，不会因为连续生产导致的定位不准确。

视觉系统包括型号识别系统2和加工识别系统8，这两个系统均包括设置在固定支架201上的工业相机204、光源203及信号发送装置206，加工识别系统8固定于定位系统3上方；型号识别系统2的固定支架201通过“n”型框架设置于输送系统1的入料层101上方，固定支架201与“n”型框架的连接处设有高度调节装置202，能够根据实际生产需求调整型号识别系统的高度，保证图像捕捉能够覆盖整个轮毂。型号识别系统2和加工识别系统8的固定支架201外部均设有防尘壳罩205，防止识别系统受到工作环境的影响。此外，视觉系统的光电学组件均采用乙烯-醋酸乙烯共聚物橡塑发泡材料制成，防止视觉系统受到长期振动导致其使用寿命受到影响，保证整个加工系统的正常工作。

倾液回流系统4包括设置在壳体401内的翻转平台403，翻转平台403的底部设有旋转轴404，翻转平台403的一端设有升降机构405和推料机构406，翻转平台403上设有第二夹持装置402，翻转平台403的底部还有设有若干沿推料方向的导向滚筒。倾液回流系统4位于翻转平台403的下方还设有切削液以及切屑收集装置，便于对切削液和切屑进行回收处理。

该系统的正常工作流程如下：

待加工轮毂经由输送系统的入料层进入，当轮毂经过型号识别系统时，型号识别系统通过工业相机及光源静态拍摄轮毂，将图像传送给系统与预先存储的图形比对，识别轮毂的型号，计算机控制系统则根据对比结果给待加工轮毂分配CNC数控加工机床；当待加工轮毂到达自动上下料系统的轮毂举升机构位置时停止，由举升机构将轮毂举升，与此同时连接板带动第一夹持装置运动到到取料位置，然后凸轮分度器进行旋转，夹持爪动作(夹紧)抓取轮毂，再由连接板带动第一夹持装置，将轮毂送入定位系统；进入定位系统的轮毂放置于轮毂支撑板上，然后转角缸摆动90度再下压，从而压紧固定轮毂，转角缸由液压、气动或其他方式驱动；加工识别系统通过工业相机及光源静态拍摄轮毂图像，并对图像进行分析处理，计算轮毂凸台圆周向坐标位置，为CNC数控机床加工轮毂提供加工位置坐标；当CNC数控加工机床完成轮毂安装孔的加工后，夹持爪由连接板带动进入CNC数控加工机床中取出轮毂，再由连接板驱动输送到自动上下料系统的中部；当上下料机构从CNC机床中取出轮毂后，倾液回流系统的升降气缸将翻转平台推送到高位等待，夹持爪将轮毂放至翻转平台后，翻转平台底部的第二夹持装置将轮毂夹紧并翻转倾倒切削液，与此同时升降气缸将翻转平台下降，最后由推料机构将轮毂推出倾液回流系统进入轮毂输送线下层的回流层。

实施例2

请参阅图8-10所示，实施例2与实施例1的区别在于：

自动上下料系统5包括设置在上下料机架上的第一上下料导轨511和两条第二上下料导轨512以及通过连接板设置在第一上下料导轨511上的第一夹持装置503，第二上下料导轨512与第一上下料导轨511构成“H”型结构，加工系统7为四台CNC数控加工机床，分布于自动上下料系统5的两侧。

综上所述，仅为本发明之较佳实施例，不以此限定本发明的保护范围，凡依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆为本发明专利涵盖的范围之内。

Claims (10)

1.一种基于机器视觉的轮毂安装孔柔性自动加工系统,包括本体，其特征在于：所述本体包括输送系统(1)、自动上下料系统(5)、加工系统(7)、定位系统(3)、视觉系统和倾液回流系统(4)；

所述输送系统(1)包括设置于机架上的进料部分和出料部分，分别用于送入待加工轮毂和输出加工完毕的轮毂；

所述自动上下料系统(5)包括轮毂转移装置，用于根据型号识别系统的识别结果，将待加工轮毂转移至与之对应的加工系统上；

所述加工系统(7)为CNC数控加工机床，用于对定位后的轮毂进行安装孔加工；

所述定位系统(3)包括若干定位工装和调整装置，结合加工识别系统将待加工轮毂调整至正确的加工位置然后通过定位工装压紧固定；

所述视觉系统包括型号识别系统(2)和加工识别系统(8)，分别用于自动识别读取待加工轮毂的具体型号以及识别确认待加工轮毂凸台位置以确定安装孔的加工位置；

所述倾液回流系统(4)用于将加工完毕待输出轮毂上残留的切削液进行清理回收。

2.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的轮毂安装孔柔性自动加工系统，其特征在于：所述输送系统(1)为固定于输送机架(103)上的上下两层结构，所述上层结构为入料层(101)，所述下层结构为回流层(102)，所述入料层(101)和回流层(102)包括若干设置在所述输送机架(103)上的送料滚筒(104)，所述送料滚筒(104)的两端均设有若干链轮，所述输送机架上还设有通过链条与所述链轮连接的驱动电机(105)。

3.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的轮毂安装孔柔性自动加工系统，其特征在于：所述自动上下料系统(5)包括设置在上下料机架(501)上的上下料导轨(502)和通过连接板(507)设置在上下料导轨(502)上的第一夹持装置(503)，所述上下料导轨(502)的工作方向与所述输送系统(1)的工作方向垂直，所述第一夹持装置(503)与所述连接板(507)之间设有凸轮分度器(508)，所述第一夹持装置(503)的两侧开设有夹持滑槽，所述夹持滑槽内设有夹持滑轨，所述夹持滑轨上通过滑块设有夹持爪(504)，所述滑块连接有夹持缸，所述夹持爪(504)的工作端经过防滑处理；所述上下料导轨(502)对应入料层(101)一侧的中间部分设有轮毂举升机构，所述轮毂举升机构包括举升爪(506)、举升滑轨(509)和举升座(510)，所述举升座(510)固定于所述上下料机架(501)上，所述举升座(510)与所述举升爪(506)之间设有举升缸。

4.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的轮毂安装孔柔性自动加工系统，其特征在于：所述定位系统(3)包括用于工装固定的工装安装板(301)，所述工装安装板(301)固定于所述CNC数控加工机床的加工平台上，所述工装安装板(301)上设有若干转角缸(302)和若干轮毂支撑板(303)；所述转角缸(302)和轮毂支撑板(303)在所述工装安装板(301)上沿圆周间隔分布，所述转角缸(302)和轮毂支撑板(303)的数目最少均为两个，所述轮毂支撑板(303)能够沿对角线调整位置，所述工装安装板(301)上还设有若干切屑吹扫装置(304)。

5.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的轮毂安装孔柔性自动加工系统，其特征在于：所述型号识别系统(2)和所述加工识别系统(8)均包括设置在固定支架(201)上的工业相机(204)、光源(203)及信号发送装置(206)，所述型号识别系统(2)固定于所述输送系统(1)的入料层(101)上方，所述加工识别系统(8)固定于所述定位系统(3)的上方。

6.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的轮毂安装孔柔性自动加工系统，其特征在于：所述倾液回流系统(4)包括设置在壳体(401)内的翻转平台(403)，所述翻转平台(403)的底部设有旋转轴(404)，所述翻转平台(403)的一端设有升降机构(405)和推料机构(406)，所述翻转平台(403)上设有第二夹持装置(402)，所述翻转平台(403)的底部还设有若干沿推料方向的导向滚筒。

7.根据权利要求3所述的一种基于机器视觉的轮毂安装孔柔性自动加工系统，其特征在于：所述回流层(102)的长度大于所述入料层(101)的长度，所述回流层(102)穿过所述上下料导轨(502)下方与所述倾液回流系统(4)的位置对应。

8.根据权利要求6所述的一种基于机器视觉的轮毂安装孔柔性自动加工系统，其特征在于：所述倾液回流系统(4)下方设有切削液以及切屑收集装置。

9.根据权利要求5所述的一种基于机器视觉的轮毂安装孔柔性自动加工系统，其特征在于：所述型号识别系统(2)的固定支架(201)通过“n”型框架设置于所述输送系统(1)的入料层(101)上方，所述固定支架(201)与所述“n”型框架的连接处设有高度调节装置(202)。

10.根据权利要求5所述的一种基于机器视觉的轮毂安装孔柔性自动加工系统，其特征在于：所述型号识别系统(2)和所述加工识别系统(8)的固定支架(201)外部均设有防尘壳罩(205)。