CN113059404B - 一种数控铣床视觉定位工件方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种数控机床视觉定位工件方法，其中所述视觉相机固定于数控机床主轴箱上，工件固定在托盘上，托盘被负压吸附于工作台上，工件上有两个圆形码点；工控机使用高级语言编程，读取相机拍摄的两个码点图像，计算获取不同工件座标系的偏移量和旋转角度，工控机将偏移量和旋转角度上传至数控机床实现自动加工。采用本发明所提供的技术方案，能够实现工件坐标系的自动定位，进而提高加工效率。

Description

一种数控铣床视觉定位工件方法

技术领域

本发明属于数控机床领域，具体涉及一种数控机床视觉定位工件方法。

背景技术

数控技术以及机床是一个国家从事高端制造的技术以及装备支撑，国内的很多尖端行业都需要以数控技术作为基础技术，同时以数控机床作为生产精密零部件的基本装备，数控技术是推动一个国家的制造水平以及制造装备迈上新台阶的重要技术推动力量，数控技术的应用能确保我国的生产实现大批量、多品种、高精度的模式，促使我国的制造行业从传统的制造转换成信息化、数字化、集成化、柔性化、网络化的模式生产，这些年来，我国通过投入大量人力、物力、财力来研究数控技术，取得了十分喜人的成绩，但我国的数控技术与发达国家相比，还存在很大一截的差距。信息化和智能化是当前时代发展的根本趋势，而对于数控机床而言，也应当朝着这个方向进行发展，而这也一定程度简化了数控机床的加工技术，在使用数字机床进行加工工作时，往往使用了多种先进的科学技术，这使得数控机床已然成为了当前阶段我国制造业生产中一个不可或缺的重要设备。近年来，自动化技术快速兴起，人们的传统制造观念也因此得到转变，现今最为主流的生产加工模式即是用机器生产机器，相较于传统的生产制造方式，前者有着更高的生产效率，且不需要投入大量的人工成本，因此已然在实际生产环节逐渐取代了传统的生产制造方式，得到了诸多从业者的青睐。而随着时间的推移，科学技术仍将取得快速的发展与进步，数控机床在这一根本趋势下，应当坚持走可持续发展的道路，相关工作人员可以给数控机床发送指令，指示其执行相应的行为，以此使数控机床这种智能机器能够拥有更高的效率，而在实际生产与加工中应用这类数控机床，则可以进一步取代人工，进行实际生产操作。对于企业而言，其要想达到稳步提升生产效率的目的，就需要安排专门的技术人员深入研究上述技术，使其能够应对市场的变化，针对其需求及时进行灵活调整，如此一来，则能够达到提升数控机床生产效率的效果，且以此帮助企业提升自身的核心竞争力，在日益激烈的市场竞争中占据有利地位，进而获取更大的经济收益。由此可见，提高数控机床机械加工效率对于我国工业生产企业而言有着极大的重要性，而如何使数控机床生产效率得到进一步提高是现阶段我国相关企业需要加以深入研究的关键问题。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种数控机床视觉定位工件的方法，能够在无需人工操作的情况下，实现待加工工件的自动定位，进而提高加工的效率。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

第一方面，工控机、数控机床和工业相机通过交换机以工业以太网连接，工业相机固定在数控机床的主轴箱上，跟随主轴上下移动。工件固定在托盘的固定位置，工件上两个码点位置固定不变，即托盘、工件及两个码点相对位置固定不变。

第二方面，本发明还提供了一种数控机床视觉定位工件的方法，包括：

工控机使用高级语言编程，读取相机拍摄的两个码点图像，计算两个码点在相机座标系中的像素座标，依据两个码点机械座标和码点在相机座标系中的座标，计算工件座标系的偏移量和旋转角度。

进一步，所述数控机床视觉定位工件方法时，第一件工件托盘置于工作台合适位置，建立坐标系G54，G55建立于第一个码点圆心A1处。

进一步，确定第一码点拍照点机械座标并拍照计算其圆心在相机座标系的座标，移动机床再次拍照码点1，确定机械位移和像素的对应关系。

进一步，确定第二码点圆心机械坐标，再确定第二码点拍照点机械座标并拍照计算其圆心在相机座标系的座标，计算两个码点机械坐标连线的倾角 ，完成第一个工件加工。

进一步，更换下一个工件，工作台自动移动至第一码点拍照点拍照，计算其相中心在相机座标系的座标。

进一步，工作台自动移动至第二码点拍照点拍照，计算其相中心在相机座标系的座标。

进一步，计算第二件工件的G55座标相对于第一件工件的G55座标偏移量和工件旋转量，将G55座标偏移量和工件旋转量上传至机床实现自动加工。

采用本发明所提供的技术方案，能够在无需人工操作的情况下，实现工件的自动定位，进而提高加工效率。

附图说明

图1是系统的整体连接示意图；

图2是数控机床固定拍照相机及工件的示意图；

图3是第一个工件两个码点在相机座标系中的成像及连线；

图中：1、工业相机；2、主轴；3、工件；4、托盘；5、工作台。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。

1、如图1所示，工控机、数控机床、交换机和工业相机通过工业以太网连接。如图2所示，工业相机固定在数控机床的主轴箱，跟随主轴上下移动。O点为数控机床零点，A1为G54座标原点，工件固定在托盘上便于加工，工件上有两个圆形码点1和2固定在工件上，供工业相机拍摄。工件固定在托盘的固定位置，工件上两个码点位置也固定不变，即托盘、工件及两个码点相对位置固定不变，托盘被负压吸附于数控机床的工作台上。

2、第一次加工前，通过手动方式在码点1圆心A1处建立G55座标系，记为机械座标M1（x1,y1,z1），再手动移动机床，确定码点2 的圆心机械座标M2（x2,y2,z2）。据此可计算出两点M1和 M2相对于X轴的夹角：

3、移动工作台至M1附近，使码点1位于工业相机的拍摄范围内，此点记为码点1拍照点M3。工控机启动工业相机，获取码点1图像，通过计算获取码点1圆心在相机中的像素座标，记为N1（xn1,yn1），再手动移动X轴合适距离L，并使码点1还处于工业相机的拍摄范围内，此时再计算出其圆心在相机中的像素座标，记为N（xn,yn）。据此可计算工作台每变化1mm，相机像素的变化量k=|xn- yn1|/L。移动工作台至M2附近，使码点2位于工业相机的拍摄范围内，此点记为码点2拍摄点M4。工控机启动工业相机，获取码点2图像，通过计算获取码点2圆心在相机中的像素座标，记为N2（xn2,yn2），如图3所示。

4、启动机床完成第一件工件加工。加工不同工件时，托盘不换，工件在托盘上的位置相对于第一次加工的位置有小范围内的移动或旋转，但保证工作台移动到M3点时，码点1位于工业相机的拍摄范围内，工作台移动到M4点时，码点2也位于工业相机的拍摄范围内。

5、加工第二件工件时，工作台自动移动至M3处，数控机床自动给工控机信号，启动相机拍摄，工控机获取码点1图像并计算出码点1圆心在相机中的座标N01（xn01,yn01）；再启动机床使工作台移动至M4处，数控机床自动给工控机信号，启动相机拍摄，工控机获取码点2图像并计算出码点2圆心在相机中的座标N02（xn02,yn02），如图3所示。

6、依据上述2、3、4和5点操作，利用工控机高级语言可计算出加工第二件工件相对于第一件工件G55的X轴的偏移量为：（xn01- xn1）/k，Y轴的偏移量为：（yn01- yn1）/k，并将两个偏移量通过工控机传送给数控机床的宏变量。

7、依据上述2、3、4和5点操作工控机可计算出第二件工件两点M1和 M2相对于X轴的夹角：

根据上述2，可知所加工第二件工件相对于第一件工件旋转的角度变化为 -，并将此值通过工控传送给数控机床的宏变量。

8、数控机床依据所得到的G55偏移量和座标旋转量开始加工，后续所有工件加工方法与第二件相同。

Claims (2)

1.一种数控机床视觉定位工件方法，其特征在于：工控机、数控机床、交换机和工业相机通过工业以太网连接，所述工业相机固定在数控机床的主轴箱上，跟随主轴上下移动；

工件固定在托盘的固定位置，所述工件上有两个固定的圆形码点供所述工业相机拍照，所述托盘被负压吸附于工作台上；

加工第一件工件前，建立坐标系G55于第一码点圆心A1处，记为机械坐标M1(x1,y1,z1)，再手动移动机床，确定第二码点的圆心机械坐标M2(x2,y2,z2)，两码点相对于X轴的夹角：

移动工作台至M1附近，记为第一码点拍照点M3，第一码点圆心在相机中的像素坐标N1(xn1,yn1),再手动移动机床X轴合适距离L，并使第一码点处于工业相机的拍摄范围内，计算出第一码点圆心在相机中的像素坐标，记为N(xn,yn)，相机像素的变化量k＝|xn-xn1|/L，移动工作台至M2附近，使第二码点位于工业相机的拍摄范围内，记为第二码点拍摄点M4，通过计算获取第二码点圆心在相机中的像素坐标，记为N2(xn2,yn2)；

启动机床完成第一件工件加工；

加工第二件工件时，工作台自动移动至M3处，启动相机拍摄，工控机获取第一码点圆心在相机中的像素坐标N01(xn01,yn01)；再使工作台移动至M4处，工控机获取第二码点圆心在相机中的像素坐标N02(xn02,yn02)；

利用工控机高级语言可计算出所述第二件工件相对于所述第一件工件在G55坐标系中的X轴的偏移量为：(xn01-xn1)/k，Y轴的偏移量为：(yn01-yn1)/k，并将两个坐标偏移量通过工控机传送给数控机床的宏变量；

计算出所述第二件工件第一码点圆心和第二码点圆心相对于X轴的夹角：

工控机计算出所述第二件工件相对于所述第一件工件坐标的角度变化为θ2-θ1，工控机传送该值给数控机床的宏变量；

数控机床依据所得到的G55坐标偏移量和坐标旋转量开始加工所述第二件工件。

2.根据权利要求1所述，后续所有工件加工和第二件工件加工定位方法相同。

Images