CN110788684A - 一种基于视觉的导轨端面磨加工设备及其加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于视觉的导轨端面磨加工设备及其加工方法，包括底座、夹具、机架、电动机、切削主轴、旋转砂轮、控制箱和视觉机构，底座的表面设有左右分布的机架和夹具，夹具位于机架的右侧，机架的内部设有转动连接的切削主轴，切削主轴的端部固定连接有旋转砂轮，机架的侧壁固定有电动机，电动机的输出端与切削主轴通过皮带传动连接，机架的顶部固定连接有视觉机构，视觉机构由光源和相机构成，机架的端面固定连接有控制箱，电动机和视觉机构分别与控制箱相连接。本发明通过在机架的顶部安装有视觉机构，配合PLC控制器对数据进行分析和对比，能够自动对加工进行修正，减轻操作人员的工作量，同时提高工件的加工精度和效率。

Description

一种基于视觉的导轨端面磨加工设备及其加工方法

技术领域

本发明涉及机器视觉技术领域，具体为一种基于视觉的导轨端面磨加工设备及其加工方法。

背景技术

机器视觉是人工智能正在快速发展的一个分支。简单说来，机器视觉就是用机器代替人眼来做测量和判断。磨床是利用磨具对工件表面进行磨削加工的机床，大多数的磨床是使用高速旋转的砂轮进行磨削加工，少数的是使用油石、砂带等其他磨具和游离磨料进行加工。

目前，市场上常见的端面磨在加工零件过程中，由于砂轮在不断的磨损零件的切削进给量全由人工来确定，因此需要多次进行人工测量，导致加工效率低下，测量数据不够准确且人员工作量大。为此，需要设计一种新的技术方案给予解决。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于视觉的导轨端面磨加工设备及其加工方法，通过在机架的顶部安装有视觉机构，配合PLC控制器对数据进行分析和对比，能够自动对加工进行修正，减轻操作人员的工作量，同时提高工件的加工精度和效率。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于视觉的导轨端面磨加工设备及其加工方法，包括底座、夹具、机架、电动机、切削主轴、旋转砂轮、控制箱和视觉机构，所述底座的表面设有左右分布的机架和夹具，所述夹具位于机架的右侧，所述机架的内部设有转动连接的切削主轴，所述切削主轴的端部固定连接有旋转砂轮，所述机架的侧壁固定有电动机，所述电动机的输出端与切削主轴通过皮带传动连接，所述机架的顶部固定连接有视觉机构，所述视觉机构由光源和相机构成，所述机架的端面固定连接有控制箱，所述电动机和视觉机构分别与控制箱相连接。

作为上述技术方案的改进，所述机架与底座活动连接，所述底座内设有用于控制机架进给量的进给机构。

作为上述技术方案的改进，所述控制箱内设有PLC控制器和用于显示PLC控制器输入数据和输出数据的显示器，所述显示器和进给机构分别与PLC控制器相连接。

作为上述技术方案的改进，所述光源和相机位于切削主轴的正上方，所述相机固定在光源的正上方，所述相机通过数据线与PLC控制器相连接。

作为上述技术方案的改进，所述夹具包括夹持底座、夹持上盖和用于驱动夹持上盖的气动装置，所述夹持底座固定连接在机架的表面。

作为上述技术方案的改进，所述加工方法包括以下步骤：

1)采用气缸压紧装置将待加工导轨装夹在夹具内；

2)通过显示屏表面的机交互界面输入需要磨削的进给量；

3)调整中心架，使整个零件处于水平状态；

4)PLC控制器控制进给机构运动，带动旋转砂轮对待加工导轨的端面进行磨削加工；

5)加工完成后由PLC发送相机拍照指令，视觉系统进行图像分析测量出导轨端距实际数值，将该数值传输至PLC与设定值进行比较取差值，进行二次自动加工修正；

6)加工完成后取下导轨，完成导轨端面的磨削加工。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明通过在机架的顶部安装有视觉机构，方便在加工过程中对产品进行数据采集，配合PLC控制器对数据进行分析和对比，能够自动对加工进行修正，直至符合预设值，且加工过程中不需要取下工件，减轻操作人员的工作量，同时提高工件的加工精度和效率。

附图说明

图1为本发明所述基于视觉的导轨端面磨加工设备整体结构示意图；

图2为本发明所述控制箱结构示意图；

图3为本发明所述基于视觉的导轨端面磨加工工方法示意图；

图4为本发明所述视觉检测系统结构示意图。

图中：底座-1，夹具-2，机架-3，电动机-4，切削主轴-5，旋转砂轮-6，控制箱-7，视觉机构-8，光源-9，相机-10，进给机构-11，PLC控制器-12，显示器-13，夹持底座-14，夹持上盖-15，气动装置-16。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

请参阅图1-4，本发明提供一种技术方案：一种基于视觉的导轨端面磨加工设备及其加工方法，包括底座1、夹具2、机架3、电动机4、切削主轴5、旋转砂轮6、控制箱7和视觉机构8，所述底座1的表面设有左右分布的机架3和夹具2，所述夹具2位于机架3的右侧，所述机架3的内部设有转动连接的切削主轴5，所述切削主轴5的端部固定连接有旋转砂轮6，所述机架3的侧壁固定有电动机4，所述电动机4的输出端与切削主轴5通过皮带传动连接，所述机架3的顶部固定连接有视觉机构8，所述视觉机构8由光源9和相机10构成，所述机架3的端面固定连接有控制箱7，所述电动机4和视觉机构8分别与控制箱7相连接。

进一步改进地，所述机架3与底座1活动连接，所述底座1内设有用于控制机架3进给量的进给机构11，利用在底座1内设有控制机架3进给量的进给机构11，方便自动驱动机架3进行运动，从而带动旋转砂轮6对导轨的端面进行磨削加工，降低人工操作过程中的加工误差。

进一步改进地，所述控制箱7内设有PLC控制器12和用于显示PLC控制器12输入数据和输出数据的显示器13，所述显示器13和进给机构11分别与PLC控制器12相连接，通过在控制箱7内设有PLC控制器12，方便对数据自动采集和分析，同时自动控制加工过程，降低操作人员的工作强度。

进一步改进地，所述光源9和相机10位于切削主轴5的正上方，所述相机10固定在光源9的正上方，所述相机10通过数据线与PLC控制器12相连接，通过在切削主轴5的正上方设有相机10，提高拍照分析时的精确度，降低加工的误差，配合相机10下方的光源9，提高拍照时的清晰度，方便对数据进行分析和判断。

进一步改进地，所述夹具2包括夹持底座14、夹持上盖15和用于驱动夹持上盖15的气动装置16，所述夹持底座14固定连接在机架3的表面，利用气动装置16驱动夹持上盖15运动，方便快速对导轨进行装夹，提高装夹操作的效率。

具体改进地，所述加工方法包括以下步骤：

1)采用气缸压紧装置将待加工导轨装夹在夹具2内，在气动装置16的作用下，使夹持上盖15对导轨进行压紧，配合夹持底座14将导轨固定在底座1的表面；

2)通过显示屏表面的机交互界面输入需要磨削的进给量，使用数字化交互的界面，方便操作人员进行操作，更加简洁、易使用；

3)调整中心架，使整个零件处于水平状态，确保导轨端面磨削后的平整度，提高导轨磨削加工的精度；

4)PLC控制器12控制进给机构11运动，带动旋转砂轮6对待加工导轨的端面进行磨削加工，自动化控制进给量，减小工作人员手动操作中产生的误差，降低工作人员的工作量；

5)加工完成后由PLC发送相机10拍照指令，视觉系统进行图像分析测量出导轨端距实际数值，将该数值传输至PLC与设定值进行比较取差值，进行二次自动加工修正；

6)加工完成后取下导轨，完成导轨端面的磨削加工。

本发明通过在机架3的顶部安装有视觉机构8，方便在加工过程中对产品进行数据采集，配合PLC控制器12对数据进行分析和对比，能够自动对加工进行修正，直至符合预设值，且加工过程中不需要取下工件，减轻操作人员的工作量，同时提高工件的加工精度和效率。

实施例一

本发明在工作时，将待加工的导轨放置在夹持底座14内，利用气动装置16推动夹持上盖15对导轨进行固定，然后工作人员在显示屏表面的机交互界面输入需要磨削的进给量，PLC控制器12自动控制进给机构11运动，电动机4带动旋转砂轮6对导轨的端面进行磨削，待进给机构11完成预设值的运动距离后停止，PLC控制器12对相机10发送拍照指令，相机10在拍照过程中光源9进行补光，视觉系统进行图像分析测量出导轨端距实际数值，将该数值传输至PLC与设定值进行比较取差值，进行二次自动加工修正，直至完成加工。

实施例二

该视觉系统在进行测量时，先对图像进行采集，然后对图像进行坐标转换标定，完成对图像预处理，然后进行图像分割，同时对预处理后的图像进行特征识别，然后进行距离测量，紧接着计算端距，最后将数据与预设值进行比对取差值，PLC控制器12控制进给机构11进行二次修正加工。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.一种基于视觉的导轨端面磨加工设备，包括底座(1)、夹具(2)、机架(3)、电动机(4)、切削主轴(5)、旋转砂轮(6)、控制箱(7)和视觉机构(8)，其特征在于：所述底座(1)的表面设有左右分布的机架(3)和夹具(2)，所述夹具(2)位于机架(3)的右侧，所述机架(3)的内部设有转动连接的切削主轴(5)，所述切削主轴(5)的端部固定连接有旋转砂轮(6)，所述机架(3)的侧壁固定有电动机(4)，所述电动机(4)的输出端与切削主轴(5)通过皮带传动连接，所述机架(3)的顶部固定连接有视觉机构(8)，所述视觉机构(8)由光源(9)和相机(10)构成，所述机架(3)的端面固定连接有控制箱(7)，所述电动机(4)和视觉机构(8)分别与控制箱(7)相连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于视觉的导轨端面磨加工设备，其特征在于：所述机架(3)与底座(1)活动连接，所述底座(1)内设有用于控制机架(3)进给量的进给机构(11)。

3.根据权利要求2所述的一种基于视觉的导轨端面磨加工设备，其特征在于：所述控制箱(7)内设有PLC控制器(12)和用于显示PLC控制器(12)输入数据和输出数据的显示器(13)，所述显示器(13)和进给机构(11)分别与PLC控制器(12)相连接。

4.根据权利要求3所述的一种基于视觉的导轨端面磨加工设备，其特征在于：所述光源(9)和相机(10)位于切削主轴(5)的正上方，所述相机(10)固定在光源(9)的正上方，所述相机(10)通过数据线与PLC控制器(12)相连接。

5.根据权利要求1所述的一种基于视觉的导轨端面磨加工设备，其特征在于：所述夹具(2)包括夹持底座(14)、夹持上盖(15)和用于驱动夹持上盖(15)的气动装置(16)，所述夹持底座(14)固定连接在机架(3)的表面。

6.根据权利要求1-5所述的一种基于视觉的导轨端面磨加工方法，其特征在于：所述加工方法包括以下步骤：

1)采用气缸压紧装置将待加工导轨装夹在夹具(2)内；

2)通过显示屏表面的机交互界面输入需要磨削的进给量；

3)调整中心架，使整个零件处于水平状态；

4)PLC控制器(12)控制进给机构(11)运动，带动旋转砂轮(6)对待加工导轨的端面进行磨削加工；

5)加工完成后由PLC发送相机(10)拍照指令，视觉系统进行图像分析测量出导轨端距实际数值，将该数值传输至PLC与设定值进行比较取差值，进行二次自动加工修正；

6)加工完成后取下导轨，完成导轨端面的磨削加工。

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