CN107584331A - 锚板孔二次加工的自动化坐标定位系统及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种锚板孔二次加工的自动化坐标定位系统及其装置,由控制系统、视觉系统、高度传感器、硬件装置和数控系统组成，所述的控制系统与视觉系统和高度传感器通过串口连接,所述的控制系统与数控系统通过网线连接；其中，所述的控制系统主体为工控机；所述的视觉系统包括CCD相机、图像处理系统、视觉系统显示屏、开关电源、碗型光源和光源控制器，所述控制系统与图像处理系统通过串口连接，本发明，通过利用控制系统、图像处理系统、高度传感器、数控系统及硬件装置配合工作，大幅度降低了人工劳动力，提高了人工的安全保障，实现了加工自动化，且避免了人工加工产生锚板孔的误差，提高了工作效率及产品的质量。

Description

锚板孔二次加工的自动化坐标定位系统及其装置

【技术领域】

本发明涉及一种锚板孔二次加工的自动化坐标定位系统及其装置。

【背景技术】

现有技术中锚板孔二次加工是通过人工进行加工；人工加工方式每人只能操作一台加工设备，从而影响生产效率；且在长时间的工作环境下，人工容易产生疲劳，造成锚板孔的加工误差，影响产品的质量；更重要的是容易引起安全事故；为了改变这种加工方式，本发明提出了锚板孔二次加工的自动化坐标定位系统及其装置。

【发明内容】

本发明的目的是，实现一位操作人员可以同时操作多台数控加工设备，从而降低劳动强度，提高生产效率；避免安全事故的发生，提高产品质量。

为了达到上述目的，本发明提出了一种锚板孔二次加工的自动化坐标定位系统及其装置,由控制系统、视觉系统、高度传感器、硬件装置和数控系统组成，所述的控制系统与视觉系统和高度传感器通过串口连接,所述的控制系统与数控系统通过网线连接；其中，所述的控制系统载体为工控机；所述的视觉系统包括CCD相机、图像处理系统、视觉系统显示屏、开关电源、碗型光源和光源控制器，所述控制系统与图像处理系统通过串口连接，所述图像处理系统还与数控系统连接；所述CCD相机与图像处理系统采用专用通讯线连接，所述开关电源把220V转化为24V为CCD相机和图像处理系统供电，所述CCD相机还与图像处理系统连接；所述视觉系统显示屏固定在工控机上，所述视觉系统显示屏通过VGA线与图像处理系统连接；所述光源控制器与数控系统连接，所述光源控制器与碗型光源连接为其供电，所述光源控制器可受数控系统控制进行通电和断电，从而打开和关闭碗型光源，以达到节省耗电和延长碗型光源使用时间的作用，所述光源控制器可调节碗型光源的亮度，以达到最佳的照明条件，从而使CCD相机的拍摄效果更加清晰，测量精度更准确；所述的控制系统、视觉系统和数控系统依附于硬件装置上，所述硬件装置包括机床床体、固定在数控机床床体上的支撑架、锚板固定装置和数控机床上的二维移动平台,所述的支撑架上端焊接有固定钢板,所述的固定钢板通过螺栓与机床床体相连将支撑架固定在机床床体上，所述的支撑架上安装有CCD相机、碗型光源、水平移动气缸、竖直移动气缸、高度传感器；所述的水平移动气缸、竖直移动气缸上连接有电磁阀，所述电磁阀与数控系统连接，利用数控系统控制电磁阀工作，同时使水平移动气缸、竖直移动气缸进行工作；所述锚板固定装置通过螺栓固定在二维移动平台上面，所述锚板固定装置主体为液压卡盘，所述液压卡盘上通过螺栓安装固定了基准柱连接件，所述基准柱连接件上通过螺栓安装固定有基准柱；所述液压卡盘中间固定有待加工锚板。

作为优选，所述的支撑架上安装有固定套,所述的固定套上穿有安装固定CCD相机和碗型光源的固定杆；所述的支撑架还安装有固定水平移动气缸和竖直移动气缸固定板；所述水平运动气缸通过螺栓连接有滑块,所述滑块另一端通过螺栓连接有高度传感器，实现了通过水平运动气缸推动滑块，从而利用滑块带动高度传感器水平运动；所述竖直移动气缸与固定水平移动气缸的固定板相连；从而实现当水平移动气缸伸出并带动高度传感器做水平运动完成时，通过竖直移动气缸来控制水平移动气缸做竖直运动，并且实现高度传感器做竖直运动，从而实现待加工锚板的高度检测，以适应待加工锚板高度上的差异。

作为优选，所述的基准柱共计有4个，所述基准柱可调节高度，以适应不同高度锚板的视觉检测；所述的基准柱由基准柱底座、紧定螺钉、基准柱固定螺栓、基准柱调节螺栓和基准柱工件组成，所述基准柱工件上设有基准孔，作为视觉检测的基准，所述的基准孔有A、B、C、D共计4个。

进一步优选，所述基准柱底座通过螺栓固定在基准柱连接件上，所述基准柱调节螺栓通过螺纹与基准柱底座连接，可以调节基准柱工件的高度，使基准柱加工件的上表面与待加工锚板上表面位于同一水平，所述基准柱固定螺栓与基准柱底座也是螺纹连接，所述基准柱加工件在竖直方向由基准柱调节螺栓和基准柱固定螺栓固定，水平方向由横向的紧定螺钉和纵向的紧定螺钉固定。

本发明，通过利用控制系统、图像处理系统、高度传感器、数控系统及硬件装置配合工作，大幅度降低了人工劳动力，提高了人工的安全保障，实现了加工自动化，且避免了人工加工产生锚板孔的误差，提高了工作效率及产品的质量。

【附图说明】

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明部分硬件装置结构示意图；

图3为本发明气缸、高度传感器处放大图；

图4为本发明的液压卡盘处俯视图；

图5为本发明A、B、C、D基准孔结构示意图；

图6为本发明基准柱结构示意图

图7为本发明的系统流程图；

图中标识：控制系统1、高度传感器2、数控系统3、CCD相机4、图像处理系统5、视觉系统显示屏6、开关电源7、碗型光源8、光源控制器9、机床床体10、支撑架11、固定钢板111、固定套112、固定杆113、固定板114、二维移动平台12、水平移动气缸13、滑块131、竖直移动气缸14、电磁阀15、液压卡盘16、基准柱连接件17、基准柱18、基准柱底座181、紧定螺钉182、基准柱固定螺栓183、基准柱调节螺栓184、基准柱工件185、基准孔186、待加工锚板19。

具体实施方式

实施例1

参阅图1至7，本发明专利提出的一种锚板孔二次加工的自动化坐标定位系统及其装置,由控制系统1、视觉系统、高度传感器2、硬件装置和数控系统3组成，所述的控制系统1与高度传感器2通过串口连接,所述的控制系统1与数控系统3通过网线连接；其中，所述的控制系统1主体为工控机；所述的视觉系统包括CCD相机4、图像处理系统5、视觉系统显示屏6、开关电源7、碗型光源8和光源控制器9，所述CCD相机4与图像处理系统5采用专用通讯线连接，所述开关电源7把220V转化为24V为CCD相机4和图像处理系统5供电，所述CCD相机4还与图像处理系统5连接；所述视觉系统显示屏6固定在工控机上，所述视觉系统显示屏6通过VGA线与图像处理系统5连接；所述光源控制器9与数控系统3连接，所述光源控制器9与碗型光源8连接为其供电，所述光源控制器可受数控系统控制进行通电和断电，从而打开和关闭碗型光源，以达到节省耗电和延长碗型光源使用时间的作用，所述光源控制器可调节碗型光源的亮度，以达到最佳的照明条件，从而使CCD相机4的拍摄效果更加清晰，测量精度更准确；所述的控制系统1、视觉系统和数控系统3依附于硬件装置上，所述硬件装置包括机床床体10、固定在数控机床床体上的支撑架11、锚板固定装置和数控机床上的二维移动平台12,所述的支撑架11上端焊接有固定钢板111,所述的固定钢板111通过螺栓与机床床体10相连将支撑架11固定在机床床体10上，所述的支撑架11上安装有CCD相机4、碗型光源8、水平移动气缸13、竖直移动气缸14、高度传感器2；所述的水平移动气缸13、竖直移动气缸14上连接有电磁阀15，所述电磁阀15与数控系统3连接，利用数控系统3控制电磁阀15工作，同时使水平移动气缸13、竖直移动气缸14进行工作；所述锚板固定装置通过螺栓固定在二维移动平台12上面，所述锚板固定装置主体为液压卡盘16，所述液压卡盘16上通过螺栓安装固定了基准柱连接件17，所述基准柱连接件17上通过螺栓安装固定有基准柱18；所述液压卡盘16中间固定有待加工锚板19。

本实施例中，所述的支撑架11上安装有固定套112,所述的固定套112上穿有安装固定CCD相机4和碗型光源8的固定杆113；所述的支撑架11还安装有固定水平移动气缸13和竖直移动气缸14的固定板114；所述水平运动气缸13通过螺栓连接有滑块131,所述滑块131另一端通过螺栓连接有高度传感器2，实现了通过水平运动气缸13推动滑块131，从而利用滑块131带动高度传感器2水平运动；所述竖直移动气缸14与固定水平移动气缸13的固定板113相连；从而实现当水平移动气缸13伸出并带动高度传感器2做水平运动完成时，通过竖直移动气缸14来控制水平移动气缸13做竖直运动，并且实现高度传感器2做竖直运动，从而实现待加工锚板19的高度检测，以适应待加工锚板19高度上的差异。

本实施例中，所述的基准柱18共计有4个，所述基准柱18可调节高度，以适应不同高度待加工锚板19的视觉检测；所述的基准柱18由基准柱底座181、紧定螺钉182、基准柱固定螺栓183、基准柱调节螺栓184和基准柱工件185组成；所述基准柱工件185上设有基准孔186，作为视觉检测的基准，所述的基准孔186有A、B、C、D共计4个。

本实施例中，所述基准柱底座181通过螺栓固定在基准柱连接件17上，所述基准柱调节螺栓184通过螺纹与基准柱底座181连接，可以调节基准柱工件185的高度，使基准柱加工件185的上表面与待加工锚板19上表面位于同一水平，所述基准柱固定螺栓183与基准柱底座181也是螺纹连接，所述基准柱加工件185在竖直方向由基准柱调节螺栓184和基准柱固定螺栓183固定，水平方向由横向的紧定螺钉182和纵向的紧定螺钉182固定。

实施例2

参阅图4、5和6，本实施例与实施例的区别是，本实施例描述的是锚板孔的坐标定位；图中A、B、C、D为数控机床加工的4个基准孔186的中心，基准孔186的中心在数控机床6上的坐标是确定的，其中AB、CD与数控机床X轴平行，AC、BD与数控机床Y轴平行，以A、B、C、D四点的中点为原点O，以平行于AB(CD)为X轴，以平行于AC(BD)为Y轴建立工件坐标系XOY，通过视觉系统得到待加工锚板19和基准孔186的图像坐标，通过控制系统1进行旋转平移等坐标变换可得到待加工锚板19各孔位在工件坐标系XOY中的坐标，由于工件坐标系XOY原点及XY轴与数控机床坐标系只存在已知的平移关系，从而可得到待加工锚板19各孔位在数控机床坐标系下的加工坐标，最终通过控制系统上传至数控系统3上，由数控系统3控制机床的加工。

实施例3

参阅图6，本实施例描述的是为基准柱的结构及其基准柱高度的调节，其内容为所述基准柱由基准柱底座181、紧定螺钉182、基准柱固定螺栓183、基准柱调节螺栓184和基准柱加工件185构成；所述基准柱底座1通过螺栓固定在基准柱连接件17上，所述基准柱调节螺栓184通过螺纹与基准柱底座181连接，可以调节基准柱加工件5的高度，使基准柱加工件185的上表面与待加工锚板19上表面位于同一水平，所述基准柱固定螺栓183与基准柱底座181也是螺纹连接，待基准柱调节螺栓高度调好后，可向上拧紧，防止基准柱调节螺栓184松掉，所述基准柱加工件185在竖直方向由基准柱调节螺栓184和基准柱固定螺栓183固定，水平方向由1颗横向的紧定螺钉和2颗纵向的紧定螺钉固定；从而可以在调节基准柱18高度的同时，不至于造成基准孔186在水平方向的偏移。

实施例4

参阅图1至7本发明专利，控制系统1上还设置有控制系统总开关，机床床体10上设有机床主轴上设置有夹具，夹具上安装有刀具；工作中首先将待加工锚板固定在液压卡盘16上，再按控制系统1的总开关按钮，控制系统1向数控系统3发送准备程序信号，此时开关电源7向CCD相机4和图像处理系统5供电，数控系统3控制碗型光源8打开，并通过数控系统3控制光源控制器9，来控制控制碗型光源8的亮度，同时控制系统1通过以太网通讯发送空移程序给数控系统3并循环启动，数控系统3收到空移程序信号后，控制二维移动平台12空移，空移是通过将二维移动平台12安装在数控机床的丝杆上，在丝杆上设置行程开关或限位器，并且与数控系统连接，然后通过数控系统发送空移程序给行程开关或限位器，控制二维移动平台12的移动，当然丝杆上连接电机，作为移动的动力源；当二维移动平台9移动到指定位置时；控制系统1通过网线发送指令数控系统3，通过数控系统3给控制CCD相机4拍摄，拍摄后的图像传送至图像处理系统5上，图像处理系统5对图像进行处理得到待加工锚板孔19和基准孔186的坐标，然后通过串口将坐标发送给控制系统1；然后再上传气缸动作程序至数控系统6，数控系统6控制电磁阀动作，电磁阀与气缸之间连接有通气管，电磁阀收到指令后打开气门，使气缸进气，首先工作的是水平移动气缸13，水平移动气缸13伸出，并带动高度传感器2水平移动到指定位置，然后竖直移动气缸14下降，同时使得高度传感器2接触待加工锚板19上表面，控制系统1通过串口控制高度传感器2执行检测并返回高度值，得到的待加工锚板19孔位的X、Y坐标和高度在控制系统1中自动生成加工程序，并将加工程序通过网线上传给数控系统3，数控系统3控制机床主轴，使机床主轴下降，下降时带动夹具和刀具同时下降，刀具旋转工作并下降对准锚板孔进行二次加工；整个加工过程自动化程序高，产品报废率低。

本实施例2中，所述的控制系统1采用的是图形化编程语言LabVIEW编写，主要实现自动化加工过程，并对加工过程进行监控，通过串口通讯获取图像得到的待加工锚板10孔位的图像坐标，通过控制系统软件进行坐标变换转化为数控机床X、Y坐标，并通过串口通讯得到高度传感器5所测高度值，对数控加工Z坐标进行补偿，最后自动生成G代码，通过以太网通讯上传给数控系统6进行加工。

本实施例中，图像处理系统2采用的是KEYENCE(基恩士)公司的CV-X100图像处理系统，可通过此系统得到待加工锚板10孔位在图像坐标系中的坐标。

本实施例中，数控系统3采用的是广州数控的gsk25i数控系统，该数控系统可通过网线上传G代码、发送循环启动指令和查询程序运行状态。

本发明通过采用图形化编程语言的控制系统，提高了自动化加工过程，实现了坐标得转换；控制系统、图像处理系统、高度传感器、数控系统及固定在数控这车床上的硬件装置配合工作，大幅度降低了人工劳动力，提高了人工的安全保障，实现了加工自动化，且避免了人工加工产生锚板孔的误差，提高了工作效率及产品的质量。

上述实施例是对本发明的说明，不是对本本发明的限定，任何对本发明单变换后的方案均属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种锚板孔二次加工的自动化坐标定位系统及其装置,由控制系统、视觉系统、高度传感器、硬件装置和数控系统组成，所述的控制系统与视觉系统和高度传感器通过串口连接,所述的控制系统与数控系统通过网线连接；其中，所述的控制系统与数控系统通过网线连接；其中，所述的控制系统载体为工控机；所述的视觉系统包括CCD相机、图像处理系统、视觉系统显示屏、开关电源、碗型光源和光源控制器，所述控制系统与图像处理系统通过串口连接，所述图像处理系统还与数控系统连接；所述CCD相机与图像处理系统采用专用通讯线连接，所述开关电源把220V转化为24V为CCD相机和图像处理系统供电，所述CCD相机还与图像处理系统连接；所述视觉系统显示屏固定在工控机上，所述视觉系统显示屏通过VGA线与图像处理系统连接；所述光源控制器与数控系统连接，所述光源控制器与碗型光源连接为其供电，所述光源控制器可受数控系统控制进行通电和断电，从而打开和关闭碗型光源，以达到节省耗电和延长碗型光源使用时间的作用，所述光源控制器可调节碗型光源的亮度，以达到最佳的照明条件，从而使CCD相机的拍摄效果更加清晰，测量精度更准确；所述的控制系统、视觉系统和数控系统依附于硬件装置上，所述硬件装置包括机床床体、固定在数控机床床体上的支撑架、锚板固定装置和数控机床上的二维移动平台,所述的支撑架上端焊接有固定钢板,所述的固定钢板通过螺栓与机床床体相连将支撑架固定在机床床体上，所述的支撑架上安装有CCD相机、碗型光源、水平移动气缸、竖直移动气缸、高度传感器；所述的水平移动气缸、竖直移动气缸上连接有电磁阀，所述电磁阀与数控系统连接，利用数控系统控制电磁阀工作，同时使水平移动气缸、竖直移动气缸进行工作，所述数控机床硬件部分为二维移动平台；所述锚板固定装置通过螺栓固定在数控机床硬件部分的二维移动平台上面，所述锚板固定装置主体为液压卡盘，所述液压卡盘上通过螺栓安装固定了基准柱连接件，所述基准柱连接件上通过螺栓安装固定有基准柱；所述液压卡盘中间固定有待加工锚板。

2.如权利要求1所述的锚板孔二次加工的自动化坐标定位系统及其装置，其特征在于：所述的支撑架上安装有固定套,所述的固定套上穿有安装固定CCD相机和碗型光源的固定杆；所述的支撑架还安装有固定水平移动气缸和竖直移动气缸的固定板；所述水平运动气缸上通过螺栓连接有滑块,所述滑块另一端通过螺栓连接有固定高度传感器的固定板，实现了通过水平运动气缸推动滑块，从而利用滑块带动高度传感器水平运动；所述竖直移动气缸与固定水平移动气缸的固定板相连；从而实现当水平移动气缸伸出并带动高度传感器做水平运动完成时，通过竖直移动气缸来控制水平移动气缸做竖直运动，并且实现高度传感器做竖直运动，从而实现待加工锚板的高度检测，以适应待加工锚板高度上的差异。

3.如权利要求1所述的锚板孔二次加工的自动化坐标定位系统及其装置，其特征在于：所述的基准柱共计有4个，所述基准柱可调节高度，以适应不同高度锚板的视觉检测；所述的基准柱由基准柱底座、紧定螺钉、基准柱固定螺栓、基准柱调节螺栓和基准柱工件组成，所述基准柱工件上设有基准孔，作为视觉检测的基准，所述的基准孔有A、B、C、D共计4个。

4.如权利要求1所述的锚板孔二次加工的自动化坐标定位系统及其装置，其特征在于：所述基准柱底座通过螺栓固定在基准柱连接件上，所述基准柱调节螺栓通过螺纹与基准柱底座连接，实现可以调节基准柱工件的高度，使基准柱加工件的上表面与待加工锚板上表面位于同一水平，所述基准柱固定螺栓与基准柱底座也是螺纹连接，所述基准柱加工件在竖直方向由基准柱调节螺栓和基准柱固定螺栓固定，水平方向由横向的紧定螺钉和纵向的紧定螺钉固定。