CN107544428A - 一种基于视觉的全闭环数控机床加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于视觉的全闭环数控机床的加工方法，其特征在于，包括步骤：S1、通过测量单元实时测量零件的三维形貌；S2、加工前，测量单元对工作台、夹具进行扫描，建立工作台、夹具的模型；S3、加工时，输入加工目标的形状，测量单元对毛坏进行扫描，建立毛坯的模型；S4、加工过程中，测量每一个切削动作切削效果，跟踪每刀的切削效果，实时动态调整刀具运动轨迹；S5、加工结束时，根据测量结果，输出加工工件参数。本发明提供的基于视觉的全闭环数控机床的加工方法，切削过程也纳入控制闭环，控制加工过程中的每一步骤的加工结果，大大提高了加工精度。

Description

一种基于视觉的全闭环数控机床加工方法

技术领域

本发明涉及机床控制技术领域，更具体地说，涉及一种基于视觉的全闭环数控机床。

背景技术

数控机床分成开环、半闭环和闭环三种控制方式。开环数控机床没有反馈，精度不高；半闭环数控机床用电机上的脉冲编码器做反馈元件，能够控制电机的转速，精度较高；闭环数控机床用光栅尺做位置反馈元件，精度最高。

数控机床用刀具削减毛坯上的材料，以使与设计目标吻合，但无论是半闭环和闭环，都没有控制刀具在毛坯上的削减结果，没有把切削过程纳入控制的闭环当中。

因此，现有技术亟待有很大的进步。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述的缺陷，提供一种基于视觉的全闭环数控机床加工方法，包括步骤：S1、通过测量单元实时测量零件的三维形貌；

S2、加工前，测量单元对工作台、夹具进行扫描，建立工作台、夹具的模型；

S3、加工时，输入加工目标的形状，测量单元对毛坏进行扫描，建立毛坯的模型；

S4、加工过程中，测量每一个切削动作切削效果，跟踪每刀的切削效果，实时动态调整刀具运动轨迹；

S5、加工结束时，根据测量结果，输出加工工件参数。

在本发明所述的基于视觉的全闭环数控机床加工方法中，所述步骤S3还包括步骤：在机床控制器内将毛坯与加工目标对齐，实时动态调整刀具运动轨迹。

在本发明所述的基于视觉的全闭环数控机床加工方法中，所述测量单元设为圆环形，加装在刀夹旁、刀柄上，所述测量单元包括发出“一”字型激光的激光发射器组和采集“一”字型激光的摄像头单元组。

在本发明所述的基于视觉的全闭环数控机床加工方法中，所述激光发射器和摄像头一一相间，每一对激光发射器和摄像头采用三角形法测量工件加工刀具前或加工刀具后的形貌。

在本发明所述的基于视觉的全闭环数控机床加工方法中，所述测量单元至少有三对激光发射器和摄像头。

在本发明所述的基于视觉的全闭环数控机床加工方法中，所述加工工件参数指的是工作台极限位置、机床的极限速度、机床的形变参数、机床的刀具状况。

实施本发明的基于视觉的全闭环数控机床，具有以下有益效果：切削过程也纳入控制闭环，控制加工过程中的每一步骤的加工结果，大大提高了加工精度。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明基于视觉的全闭环数控机床的加工方法流程图。

图2是本发明基于视觉的全闭环数控机床的加工系统的闭环结构。

图3是本发明基于视觉的全闭环数控机床的测量单元结构图。

图4是本发明基于视觉的全闭环数控机床的加工方法中加工过程中测量示意图。

图中，1-刀具，2-激光发射器，3-工件；4-摄像头。

具体实施方式

请参阅图1，为本发明基于视觉的全闭环数控机床的加工方法流程图。如图1所示，在本发明第一实施例提供的基于视觉的全闭环数控机床的加工方法中，至少包括步骤，

(1)测量单元实时测量零件的三维形貌

测量单元呈圆环形，加装在刀夹旁、刀柄上，包括3个发出“一”字型激光的激光发射器和3个采集“一”字型激光的摄像头单元。激光发射器和摄像头一一相间，每一对激光发射器和摄像头采用三角形法测量工件加工刀具前或加工刀具后的形貌。

(2)扫描工作台、夹具并建模

加工前，用测量单元对工作台、夹具进行扫描，建立工作台、夹具的模型。输入机床参数，例如工作台极限位置、机床的极限速度、机床的形变参数、机床的刀具状况。

(3)扫描毛坏并建模

开始加工时，输入加工目标的形状，然后用测量单元对毛坏进行扫描，建立毛坯的模型。在机床控制器内将毛坯与加工目标对齐，刀具运动轨迹。

(4)加工过程

由于测量单元中的激光发射器和摄像头对是圆周分布在刀夹旁边，因此可以对加工过程中的每一个切削动作测量切削效果。如果工件表面有陡峭的起伏，激光无法被任何摄像头采集到，则需要采用更多的激光摄像头对。跟踪每刀的切削效果，实时动态调整刀具运动轨迹。

(5)加工结束

加工结束时，根据测量结果，输出加工工件的尺寸、表面粗糙度等参数。

请参阅图2，为本发明基于视觉的全闭环数控机床的加工系统的闭环结构图。请参阅图3，为本发明基于视觉的全闭环数控机床的测量单元结构图。视觉的全闭环数控机床的测量单元包括刀具1，激光发射器2，工件3；摄像头4。测量单元呈圆环形，加装在刀夹旁、刀柄上，包括3个发出“一”字型激光的激光发射器和3个采集“一”字型激光的摄像头单元。激光发射器和摄像头一一相间，每一对激光发射器和摄像头采用三角形法测量工件加工刀具前或加工刀具后的形貌。

请参阅图4，为本发明基于视觉的全闭环数控机床的加工方法中加工过程中测量示意图。

本发明通过以上实施例的设计，可以做到切削过程也纳入控制闭环，控制加工过程中的每一步骤的加工结果，大大提高了加工精度。

本发明是根据特定实施例进行描述的，但本领域的技术人员应明白在不脱离本发明范围时，可进行各种变化和等同替换。此外，为适应本发明技术的特定场合，可对本发明进行诸多修改而不脱离其保护范围。因此，本发明并不限于在此公开的特定实施例，而包括所有落入到权利要求保护范围的实施例。

Claims (6)

1.一种基于视觉的全闭环数控机床的加工方法，其特征在于，包括步骤：

S1、通过测量单元实时测量零件的三维形貌；

S2、加工前，测量单元对工作台、夹具进行扫描，建立工作台、夹具的模型；

S3、加工时，输入加工目标的形状，测量单元对毛坏进行扫描，建立毛坯的模型；

S4、加工过程中，测量每一个切削动作切削效果，跟踪每刀的切削效果，实时动态调整刀具运动轨迹；

S5、加工结束时，根据测量结果，输出加工工件参数。

2.根据权利要求1所述的基于视觉的全闭环数控机床的加工方法，其特征在于，所述步骤S3还包括步骤：在机床控制器内将毛坯与加工目标对齐，实时动态调整刀具运动轨迹。

3.根据权利要求1所述的基于视觉的全闭环数控机床的加工方法，其特征在于，所述测量单元设为圆环形，加装在刀夹旁、刀柄上，所述测量单元包括发出“一”字型激光的激光发射器组和采集“一”字型激光的摄像头单元组。

4.根据权利要求3所述的基于视觉的全闭环数控机床的加工方法，其特征在于，所述激光发射器和摄像头一一相间，每一对激光发射器和摄像头采用三角形法测量工件加工刀具前或加工刀具后的形貌。

5.根据权利要求4所述的基于视觉的全闭环数控机床的加工方法，其特征在于，所述测量单元至少有三对激光发射器和摄像头。

6.根据权利要求1至5任意一项所述的基于视觉的全闭环数控机床的加工方法，其特征在于，所述加工工件参数指的是工作台极限位置、机床的极限速度、机床的形变参数、机床的刀具状况。