CN109514424A - 一种磨床自动上料加工系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的一种磨床自动上料加工系统，包括上料机器人、磨床控制器、伺服驱动器、人机界面和磨床；上料机器人，用于将物料从取料位置移动到上料位置并向磨床控制器发送上料完成信号；磨床控制器，用于接收上料完成信号并控制伺服驱动器启动磨床进行物料加工；人机界面与磨床控制器相连接用于进行加工参数设置并使加工过程可视化。本发明通过先进的机器人控制技术，可实现自动上料过程，且机器人控制器和磨床控制器的信息交互，可实现上料和磨削加工的全自动化过程，提高生产效率，降低运维成本。
Description
技术领域
本发明属于磨床自动控制技术领域，涉及一种磨床自动上料加工系统及方法。
背景技术
传统的磨床上下料采用以下方式：1.人工放置方式，这种操作方式效率低，存在安全隐患，无法实现连续自动化生产；2.滚道式上下料方式，这种方式调整部位过多，更换机种复杂，运维成本过高，并且物料有磕碰伤的存在；3.外置式机器人上下料方式，缺点机器人与机床加工不在一个空间，上下料时增加了防护门开关的动作，增加节拍，降低了效率，对机器人臂展要求也相应增加，增加了设备成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种磨床自动上料加工系统及方法，以实现自动化上料加工。
本发明提供一种磨床自动上料加工系统，包括上料机器人、磨床控制器、伺服驱动器、人机界面和磨床；
上料机器人，内置于磨床空间用于将物料从取料位置移动到上料位置并向磨床控制器发送上料完成信号；
磨床控制器，用于接收上料完成信号并控制伺服驱动器启动磨床进行物料加工；
人机界面与磨床控制器相连接用于进行加工参数设置并使加工过程可视化。
在本发明的磨床自动上料加工系统中，所述上料机器人包括：底座、工业相机、多关节机械手、图像处理模块、位置判断模块、计算模块、机器人控制器和电机驱动器；
工业相机设置在底座上，用于采集物料图像；
图像处理模块，对物料图像进行处理并计算出物料抓取点在相机坐标系下的三维坐标；
位置判断模块，判断当前物料实际位置与标准位置是否存在偏差；
计算模块，根据多关节机械手末端和物料抓取点的三维坐标计算取料时各关节电机的旋转角度和上料时各关节电机的旋转角度；
机器人控制器，将取料旋转角度和上料旋转角度换算成脉冲信号发送给各关节电机的电机驱动器；
电机驱动器根据脉冲信号驱动相应的关节电机使机械手末端到达取料位置和上料位置，完成物料的抓取和投放。
在本发明的磨床自动上料加工系统中，所述上料机器人和磨床控制器通过CC-Link总线连接，当上料完成且多关节机械手返回待工位时，机器人控制器向磨床控制器发送完成上料信号；当物料加工完成后磨床控制器向机器人控制器发送加工完成信号，机器人控制器控制多关节机械手取料和下料。
在本发明的磨床自动上料加工系统中，所述磨床控制器和伺服驱动器通过光纤传送控制指令。
在本发明的磨床自动上料加工系统中，所述磨床控制器和人机界面通过以太网连接。
本发明还提供一种磨床自动上料加工方法，包括如下步骤：
步骤1：采集物料图像；
步骤2：对物料图像进行处理并计算物料抓取点在相机坐标系下的三维坐标；
步骤3：判断当前物料实际位置与标准位置是否存在偏差，如果不存在偏差，则按设定的移动轨迹完成取料和下料过程，否则执行步骤4；
步骤4：根据多关节机械手末端和物料抓取点的三维坐标计算取料时各关节电机的旋转角度和上料时各关节电机的旋转角度；
步骤5：将取料旋转角度和上料旋转角度换算成脉冲信号发送给各关节电机的电机驱动器；
步骤6：根据脉冲信号驱动相应的关节电机使机械手末端到达取料位置和上料位置，完成物料的抓取和投放；
步骤7：当多关节机械手返回待工位后，发送完成上料信号；
步骤8：接收完成上料信号，启动磨床进行物料加工，物料加工完成后发送加工完成信号；
步骤9：接收加工完成信号，重复步骤1-8过程，进行自动化加工。
本发明的一种磨床自动上料加工系统及方法，将上料机器人内置于磨床空间内，无需等待防护门的打开便可直接进行物料的上下料；更换机种简单快捷，只需直接调用机器人中不同取料程序即可实现；采用工业相机，准确判断当前物料实际位置与标准位置偏差，并实时调整抓取角度，保证磨床内上料位置的准确性，提高加工精度。
附图说明
图1是本发明的一种磨床自动上料加工系统的框图；
图2是本发明的上料机器人的示意框图。
具体实施方式
如图1所示，本发明的一种磨床自动上料加工系统，包括：上料机器人1、磨床控制器2、伺服驱动器3、人机界面4和磨床5。
上料机器人1，用于将物料从取料位置移动到上料位置并向磨床控制器2发送上料完成信号；
磨床控制器2，用于接收上料完成信号并控制伺服驱动器3启动磨床5进行物料加工；
人机界面4与磨床控制器2相连接用于进行加工参数设置并使加工过程可视化。
如图2所示，所述上料机器人1包括：底座11、工业相机12、多关节机械手13、图像处理模块14、位置判断模块15、计算模块16、机器人控制器17和电机驱动器18。
工业相机12设置在底座11上，用于采集物料图像；图像处理模块14，对物料图像进行处理并计算出物料抓取点在相机坐标系下的三维坐标；位置判断模块15，判断当前物料实际位置与标准位置是否存在偏差；计算模块16，根据多关节机械手末端和物料抓取点的三维坐标计算取料时各关节电机的旋转角度和上料时各关节电机的旋转角度；机器人控制器17，将取料旋转角度和上料旋转角度换算成脉冲信号发送给各关节电机的电机驱动器18；电机驱动器18根据脉冲信号驱动相应的关节电机使机械手末端到达取料位置和上料位置，完成物料的抓取和投放。
具体实施时，所述上料机器人1和磨床控制器2通过CC-Link总线连接，当上料完成且多关节机械手返回待工位时，机器人控制器17向磨床控制器2发送完成上料信号；当物料加工完成后磨床控制器2向机器人控制器17发送加工完成信号，机器人控制器17控制多关节机械手13重新取料和下料。
具体实施时，所述磨床控制器2和伺服驱动器3通过光纤传送控制指令。
具体实施时，所述磨床控制器2和人机界面4通过以太网连接。
本发明的一种磨床自动上料加工方法，包括如下步骤：
步骤1：采集物料图像；
步骤2：对物料图像进行处理并计算物料抓取点在相机坐标系下的三维坐标；
步骤3：判断当前物料实际位置与标准位置是否存在偏差，如果不存在偏差，则按设定的移动轨迹完成取料和下料过程，否则执行步骤4；
步骤4：根据多关节机械手末端和物料抓取点的三维坐标计算取料时各关节电机的旋转角度和上料时各关节电机的旋转角度；
步骤5：将取料旋转角度和上料旋转角度换算成脉冲信号发送给各关节电机的电机驱动器；
步骤6：根据脉冲信号驱动相应的关节电机使机械手末端到达取料位置和上料位置，完成物料的抓取和投放；
步骤7：当多关节机械手返回待工位后，发送完成上料信号；
步骤8：接收完成上料信号，启动磨床进行物料加工，物料加工完成后发送加工完成信号；
步骤9：接收加工完成信号，重复步骤1-8过程，进行自动化加工。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明的思想，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种磨床自动上料加工系统，其特征在于，包括上料机器人、磨床控制器、伺服驱动器、人机界面和磨床；
上料机器人，内置于磨床空间内用于将物料从取料位置移动到上料位置并向磨床控制器发送上料完成信号；
磨床控制器，用于接收上料完成信号并控制伺服驱动器启动磨床进行物料加工；
人机界面与磨床控制器相连接用于进行加工参数设置并使加工过程可视化。
2.如权利要求1所述的磨床自动上料加工系统，其特征在于，所述上料机器人包括：底座、工业相机、多关节机械手、图像处理模块、位置判断模块、计算模块、机器人控制器和电机驱动器；
工业相机设置在底座上，用于采集物料图像；
图像处理模块，对物料图像进行处理并计算出物料抓取点在相机坐标系下的三维坐标；
位置判断模块，判断当前物料实际位置与标准位置是否存在偏差；
计算模块，根据多关节机械手末端和物料抓取点的三维坐标计算取料时各关节电机的旋转角度和上料时各关节电机的旋转角度；
机器人控制器，将取料旋转角度和上料旋转角度换算成脉冲信号发送给各关节电机的电机驱动器；
电机驱动器根据脉冲信号驱动相应的关节电机使机械手末端到达取料位置和上料位置，完成物料的抓取和投放。
3.如权利要求2所述的磨床自动上料加工系统，其特征在于，所述上料机器人和磨床控制器通过CC-Link总线连接，当上料完成且多关节机械手返回待工位时，机器人控制器向磨床控制器发送完成上料信号；当物料加工完成后磨床控制器向机器人控制器发送加工完成信号，机器人控制器控制多关节机械手取料和下料。
4.如权利要求1所述的磨床自动上料加工系统，其特征在于，所述磨床控制器和伺服驱动器通过光纤传送控制指令。
5.如权利要求1所述的磨床自动上料加工系统，其特征在于，所述磨床控制器和人机界面通过以太网连接。
6.一种磨床自动上料加工方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：采集物料图像；
步骤2：对物料图像进行处理并计算物料抓取点在相机坐标系下的三维坐标；
步骤3：判断当前物料实际位置与标准位置是否存在偏差，如果不存在偏差，则按设定的移动轨迹完成取料和下料过程，否则执行步骤4；
步骤4：根据多关节机械手末端和物料抓取点的三维坐标计算取料时各关节电机的旋转角度和上料时各关节电机的旋转角度；
步骤5：将取料旋转角度和上料旋转角度换算成脉冲信号发送给各关节电机的电机驱动器；
步骤6：根据脉冲信号驱动相应的关节电机使机械手末端到达取料位置和上料位置，完成物料的抓取和投放；
步骤7：当多关节机械手返回待工位后，发送完成上料信号；
步骤8：接收完成上料信号，启动磨床进行物料加工，物料加工完成后发送加工完成信号；
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