CN110833243B - 一种首饰智能加工设备和加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及首饰加工的技术领域，公开了一种首饰智能加工设备和加工方法，其中一种首饰智能加工设备包括：前置检测部，包括前置机械手、前置摄像头和能够记录重量的上料盘，所述前置机械手记录硬度数据；上位机，接收重量数据、图像数据以及硬度数据，判断所述工件的类型，加载对应的加工程序；加工部，包括加工台、加工摄像头和接收并执行加工程序的加工机械手，所述加工机械手的端部设有加工组件。本发明中的一种首饰智能加工设备和加工方法能够自动判断工件材质，从预设的加工程序中选择对应的加工程序，自动加工工件，一套设备能够适应多种原料加工，尤其适合小批量、高精度、定制化程度高的金银珠宝首饰加工。
Description
技术领域
本发明涉及首饰加工的技术领域，尤其涉及智能加工首饰。
背景技术
首饰的原材料一般包括金、银、钻石、宝石、珍珠等，其加工工艺包括钻、熔炼、雕刻、镂空、胶粘、抛光、焊接、拉丝等多种工艺，现有技术中多采用传统的机加工设备结合人工进行加工作业，但是首饰加工具有其特殊性：原材料成本高、产品批量小、产品定制化程度高，现有技术中的加工设备和工艺加工效率低、智能化程度低，对加工工人的技术水平依赖程度高，导致加工成本高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种首饰智能加工设备和加工方法，旨在解决现有技术中的首饰加工设备和工艺效率低、智能化程度低的问题。
本发明是这样实现的，提供一种首饰智能加工设备，用于自动加工工件，其特征在于，包括：前置检测部，包括前置机械手、前置摄像头和能够记录重量的上料盘，所述前置机械手夹持所述工件记录所述工件表面的硬度数据；上位机，接收所述上料盘记录的重量数据、所述前置摄像头拍摄的图像数据以及所述前置机械手记录的所述硬度数据，判断所述工件的类型，加载对应的加工程序；加工部，包括加工台、加工摄像头和加工机械手，所述加工机械手的端部设有加工组件，加工组件包括多种对工件进行加工的执行工具，所述加工机械手接收并执行来自所述上位机的所述加工程序。
本发明还提供了加工方法，用于智能化的对工件进行加工，包括以下步骤：工件置入上料盘，记录重量数据；前置摄像头拍摄所述工件，记录图像数据；前置机械手夹住所述工件，并逐渐增加夹持力，根据夹爪末端坐标变化，记录所述工件表面的硬度数据；将所述重量数据、所述图像数据和所述硬度数据传输至上位机，判断所述工件类型，并切换对应的加工程序；所述前置机械手将所述工件转移至加工台；加工机械手载入所述加工程序，切换对应的加工组件；加工摄像头拍摄所述工件，进行图像识别后传送位置数据至所述上位机；所述上位机根据所述位置数据和所述加工程序，驱动所述加工机械手对所述工件进行加工。
与现有技术相比，本发明中的一种首饰智能加工设备和加工方法能够自动判断工件材质，从预设的加工程序中选择对应的加工程序，自动加工工件，一套设备能够适应多种原料加工，具有智能化、自动化程度高的特点，尤其适合小批量、高精度、定制化程度高的金银珠宝首饰加工。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种首饰智能加工设备的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
以下结合具体附图对本实施例的实现进行详细的描述。
如图1所示，本实施例中提供了一种首饰智能加工设备，其包括：前置检测部、加工部、控制部。其中，前置检测部包括前置机械手11、前置摄像头12和能够记录重量的上料盘13，待加工工件置入放入上料盘13后，上料盘13记录工件的重量数据，前置摄像头12采集工件的图像数据，前置机械手11试夹持采集工件表面的硬度数据，数据汇总后即可作为判断工件类型的依据。
加工部包括加工台21、加工摄像头22和加工机械手23，加工机械手23的端部设有加工组件231。加工组件231为实际对工件进行加工的各种执行工具，例如多种尺寸形状的钻头、焊接头、点胶头等，具体可参见现有技术中各种具体加工工具。加工摄像头22在加工过程中采集工件的加工情况，并上传数据。
控制部包括上位机(未示出)，其通过前置检测部反馈的检测数据(重量数据、图像数据、硬度数据)，判断待加工工件的类型，然后切换对应的加工组件231并加载对应的加工程序，通过加工摄像头22采集的图像识别后，自动控制加工机械手23执行加工程序。
例如在前置检测部，采集到工件图像数据，判断颜色为金黄色，硬度数据为材质较软，则能够判断其材质为黄金，且切换适应加工黄金的加工程序和加工组件231。例如在前置检测部，采集到工件的图像数据判断颜色为白色，根据其硬度数据、重量数据，与预设的各种材料对应数据比对，即可分辨出工件具体是珍珠、白银或者铂金。
通过上述内容可以看出，本实施例中的一种首饰智能加工设备能够自动判断工件材质，从预设的加工程序中选择对应的加工程序，自动加工工件，一套设备能够适应多种珠宝首饰的原料加工，具有智能化、自动化程度高，尤其适合小批量、高精度、定制化程度高的金银珠宝首饰加工。
优选的，本实施例中的加工摄像头22位于加工机械手23端部，能够随加工机械手23移动，实时采集图像数据，作为加工程序的数据反馈，便于上位机修正。
优选的，在加工台21上设有标识图形211，在加工摄像头22拍摄后，图像识别时标识图形211可以作为背景进行比对，快速判断工件的形状尺寸。
在其他的实施例中，加工机械手23可以有多个，在对应的加工程序中，每个加工机械手23负责某一部分的加工，例如其中一个加工机械手23切换焊枪，向工件喷出高温火焰，另一个加工机械手23切换钻头，对工件进行雕刻加工。
在其他的实施例中，也可以由一个机械手，同时实现前置机械手11和加工机械手23的功能，具体可由并联机器人、SCAR机器人、码垛机等成熟的机器人结构实现。
如图1所示，本实施例中还提供了加工方法，用于智能化的对工件进行加工，包括以下步骤：
工件置入上料盘13，记录重量数据。
前置摄像头12拍摄工件外形，图像识别后记录图像数据。
前置机械手11夹住工件，并逐渐施加夹持力，根据夹爪末端坐标变化，记录工件表面的硬度数据。
将重量数据、图像数据和硬度数据传输至上位机，判断工件类型，并载入对应的加工程序。
前置机械手11将工件转移至加工台21。
根据所述加工程序，切换对应的加工组件231。
加工摄像头22拍摄工件，进行图像识别后传送位置数据至上位机；
上位机根据位置数据和加工程序，驱动加工机械手23对工件进行加工。
根据上述的内容可以看出，采用本实施例中的加工方法，能够自动识别工件的类型，切换对应的加工程序，提高了加工的智能化程度，具有更高的精度和定制化，尤其适合对于金银珠宝类的原材料的加工。
优选的，前置机械手11夹住工件，并逐渐施加夹持力，根据夹爪末端坐标变化，记录工件表面的硬度数据具体包括：
预设多个对应各材料的硬度阈值，逐渐增加夹持力，检测到夹爪末端坐标变化超过预设值时，判断工件端面变形，记录此时的夹持力与硬度阈值比对，判断工件的材料。前置机械手11的夹爪夹住工件后，在工件端面未变形时，其末端不会相对工件发生位移，如果其夹持力过大使得夹持处变形，则夹爪末端相对工件发生位移。当夹爪末端位移坐标大于预设值的时候，即可判断此时工件端面已经出现变形，此时的夹持力即为工件端面所能承受的最大夹持力，该属性与其表面硬度正相关，记录比对后即可判断其表面硬度。
例如在金银珠宝等首饰原材料中，黄金的硬度较低，其硬度阈值最小，设为A1，当夹爪末端坐标变化超过A1时其夹爪末端坐标变化即超过预设值，即可判断该工件为黄金。
优选的，加工台21面上具有标识图形211，加工摄像头22拍摄工件后，标识图形211作为图片背景，在图像识别中，通过工件边缘投影和标识图形211比对，即可快速的判断工件轮廓、尺寸等外形数据，有助于提高识别精度。
优选的，加工摄像头22位于加工机械手23上，在加工过程中实时采集工件的图像，并在上位机中构建成数字模型，上位机根据预设的加工程序和数字模型比对，修正加工机械手23的行程、速度以及加工头的加工程序，修正后的加工程序运行时，继续实时采集工件的图像，形成闭环修正。
优选的，加工方法还包括以下步骤：
根据对应的加工程序选择下料程序，通过前置机械手11将加工完成的工件转运至上料盘13。
根据不同的加工结果，工件也需要不同的夹持方式，例如将黄金加工为戒指，如果直接夹住整个戒指，有可能将其夹扁，因此，上位机中从预设的多种下料程序中选择合适的，例如伸入戒指夹住其内外侧，将其下料。
优选的，加工方法在开始加工之前，还包括以下步骤：设置对应的重量区间，所述前置机械手11将所述重量数据不满足所述重量区间的所述工件从所述上料盘13移除，并上传停机信号。
例如工件重量过重，有可能超出前置机械手11、加工机械手23的负载，导致精度无法满足要求，影响系统运行。常见的金银宝石等首饰原料有着确定的密度，限制重量区间还可以起到限制工件体积的作用，以使进入加工方法的工件均满足前置机械手11、加工机械手23的加工尺寸、重量负载要求。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种首饰智能加工设备，用于自动加工工件，其特征在于，包括：
前置检测部，包括前置机械手、前置摄像头和能够记录重量的上料盘，所述前置机械手夹持所述工件记录所述工件表面的硬度数据；
上位机，接收所述上料盘记录的重量数据、所述前置摄像头拍摄的图像数据以及所述前置机械手记录的所述硬度数据，判断所述工件的类型，加载对应的加工程序；
加工部，包括加工台、加工摄像头和加工机械手，所述加工机械手的端部设有加工组件，加工组件包括多种对工件进行加工的执行工具，所述加工机械手接收并执行来自所述上位机的所述加工程序。
2.如权利要求1所述的一种首饰智能加工设备，其特征在于，所述加工摄像头位于所述加工机械手端部，实时采集图像数据反馈至所述上位机。
3.如权利要求1所述的一种首饰智能加工设备，其特征在于，所述加工台上设有标识图形。
4.如权利要求1所述的一种首饰智能加工设备，其特征在于，所述加工机械手的数量为多个，协同执行所述加工程序。
5.加工方法，用于智能化的对工件进行加工，其特征在于，包括以下步骤：
工件置入上料盘，记录重量数据；
前置摄像头拍摄所述工件，记录图像数据；
前置机械手夹住所述工件，并逐渐增加夹持力，根据夹爪末端坐标变化，记录所述工件表面的硬度数据；
将所述重量数据、所述图像数据和所述硬度数据传输至上位机，判断所述工件类型，并切换对应的加工程序；
所述前置机械手将所述工件转移至加工台；
加工机械手载入所述加工程序，切换对应的加工组件；
加工摄像头拍摄所述工件，进行图像识别后传送位置数据至所述上位机；
所述上位机根据所述位置数据和所述加工程序，驱动所述加工机械手对所述工件进行加工。
6.如权利要求5所述的加工方法，其特征在于，在所述加工台面上具有标识图形，所述上位机根据所述位置数据和所述加工程序，驱动所述加工机械手对所述工件进行加工具体包括：加工摄像头拍摄工件后，所述标识图形作为图片背景，根据所述工件与所述标识图形比对，判断轮廓、尺寸。
7.如权利要求5所述的加工方法，其特征在于，所述加工摄像头位于加工机械手上，在加工过程中实时采集所述工件的图像，并在所述上位机中构建数字模型，所述上位机根据预设的所述加工程序和所述数字模型比对，修正所述加工机械手的速度、轨迹。
8.如权利要求5所述的加工方法，其特征在于，优选的，加工完成后还包括以下步骤：
根据对应的所述加工程序选择下料程序，通过前置机械手将加工完成的所述工件转运至所述上料盘。
9.如权利要求5所述的加工方法，其特征在于，所述加工机械手的数量为多个，所述上位机切换加工程序后，规划各所述加工机械手对应的工步，并传输相应指令，多个所述加工机械手协同执行所述加工程序。
10.如权利要求5所述的加工方法，其特征在于，所述工件置入上料盘，记录重量数据之前，还包括以下步骤：
设置对应的重量区间，所述前置机械手将所述重量数据不满足所述重量区间的所述工件从所述上料盘移除，并上传停机信号。
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