CN114985680B - 一种基于机械臂的冷冻切削缺陷识别修复机构及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于机械臂的冷冻切削缺陷识别修复机构及方法，该机构包括高清相机、智能机械臂、抽负压装置、固定安装在智能机械臂上的加热管和刮刀回收装置；所述高清相机由相机和镜头组成，位于冷冻砂型正上方，一端连接图像转换器，高清相机将采集到的砂型表面图像传输到图像转换器，图像转换器根据砂型表面图像建立砂型表面三维模型，并将砂型三维模型传输到电脑上；所述刮刀回收装置位于加热管运动方向左侧，内一侧开设U型槽，U型槽通过连接弯通管、直管和塑料软管与抽负压装置相连。本发明通过机器视觉识别—加热管融化切屑—刮刀装置回收切屑的设计，可以显著改善砂型表面精度，进而提高浇铸件整体表面精度，提升铸件综合性能。

Description

一种基于机械臂的冷冻切削缺陷识别修复机构及方法
技术领域
本发明涉及冷冻砂型加工领域，具体涉及一种基于机械臂的冷冻切削缺陷识别修复机构及方法。
背景技术
随着社会经济的发展和科学技术的进步，铸造技术也在快速发展。无模铸造与传统的快递成型工艺相结合，通过3D打印的方式制作浇注模具。目前主要有PCM工艺、SLS工艺、3DP工艺，但这些工艺目前针对快速开发和单件小批量零部件生产存在成本高、效率低；其中生产工艺中使用的有机树脂或者其他溶液作为粘结剂，在打印和浇注时会产生有害气体，且废砂回收难，容易污染环境。
冷冻砂型的无模铸造成形技术采用水或者溶液作为粘结剂，将型砂与粘结剂按照一定比例进行均匀混合，在零度以下进行凝固成坯，再由数控机床进行加工得到铸型。这种方法采用水或者水溶液作为粘结剂，在浇注时不会产生有害气体，同时大大减小浇注时的发气量，提高了铸件的整体性能。水和水溶液价格低廉，废砂回收简单，更符合绿色发展需要。在冷冻砂型进行切削加工时，切削砂型时会产生砂型废屑。由于冷冻砂型具备一定的冷冻温度，使得这些废屑会以固液态重新黏附在砂型表面，形成一个个凸起的废屑堆，浇注时会严重影响铸件表面精度，使铸件达不到使用要求。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种基于机械臂的冷冻切削缺陷识别修复机构及方法，通过机器视觉识别—加热管融化切屑—刮刀装置回收切屑的方式，可以显著改善砂型表面精度，进而提高浇铸件整体表面精度，提升铸件综合性能。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种基于机械臂的冷冻切削缺陷识别修复机构，包括高清相机、智能机械臂、抽负压装置、固定安装在智能机械臂上的加热管和刮刀回收装置；所述高清相机由相机和镜头组成，位于冷冻砂型正上方，一端连接图像转换器，高清相机将采集到的砂型表面图像传输到图像转换器，图像转换器根据砂型表面图像建立砂型表面三维模型，并将砂型三维模型传输到电脑上；所述刮刀回收装置位于加热管运动方向左侧，内一侧开设U型槽，U型槽通过连接弯通管、直管和塑料软管与抽负压装置相连。
作为本方案的进一步地设计，刮刀回收装置与加热管为固定安装，且刮刀回收装置距离加热管约1～2cm。
作为本方案的进一步地设计，所述刮刀回收装置的底部材料为硬质塑料，防止废屑遇到冷刮板产生冷冻黏结。刮刀回收装置刮刀回收装置开口处斜度为10°，促使融化的废屑可以更好的进入刮刀回收装置，刮刀回收装置中镶嵌有用于将收集的废屑集中到U型槽处的挡板，挡板向U型槽倾斜设置，砂型废屑通过挡板流进U型槽。
作为本方案的进一步地设计，所述刮刀回收装置紧贴冷冻砂型表面，加热管距冷冻砂型表面1～2cm，保证加热管能够准确融化砂型表面的砂型废屑而不破坏冷冻砂型。
作为本方案的进一步地设计，U型槽通过螺纹连接弯通管，弯通管通过螺纹连接直管，直管通过旋转卡口连接塑料软管。
作为本方案的进一步地设计，高清相机的侧端对称分布安装有两组固定块，且固定块通过凹槽与卡块构成卡合结构，卡块通过螺纹连接在机架上。
本发明还提供了一种基于机械臂的冷冻切削缺陷识别修复方法，基于所述的修复装置实现，包括以下步骤：
步骤1：将冷冻砂型倾斜5°，调好高清相机距离冷冻砂型表面的距离；
步骤2：通过高清相机采集冷冻砂型的表面图像，将冷冻砂型的表面图像传输到图像转换器，经图像转换器根据冷冻砂型的表面建立砂型表面三维模型，并将砂型三维模型传输到电脑上；
步骤3：电脑根据接收到的砂型三维模型实现智能机械臂移动路径的规划，带动加热管实现砂型废屑的融化操作；
步骤4：当砂型废屑融化以后，开启抽负压装置，智能机械臂继续向前移动，刮刀回收装置刮起砂型表面融化的砂型废屑，砂型废屑经过抽负压装置中的挡板流进U型槽，砂型废屑经过抽负压装置排出冷冻砂型外。
本发明具有以下有益效果：
1)通过加热装置温度控制和精准移动，可以有效的消除废屑形成凸起的废屑堆；
2)通过机器视觉识别装置，可以有效地识别砂型表面模型；
3)通过抽负压装置可以对刮刀刮取的废屑进行排出，有效的避免废屑的再次黏附；
4)刮刀回收装置底层选用硬质塑料，防止刮刀回收装置与砂型产生粘结；
5)刮刀回收装置位置较低区域设置有U型槽、并设置有向U型槽倾斜的挡板，有利于废屑的排出；
6)U型槽与弯通管连接，有利于清屑结束后对刮刀回收装置的清洗以及避免管道接触砂型而破坏砂型；
7)通过将砂型倾斜5°，有利于废屑融化后更好进入刮刀回收装置。
8)通过塑料软管与直管的连接，可以避免软管直接使用刮坏砂型表面，同时能够避免抽负压装置的移动。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明实施例一种基于机械臂的冷冻切削缺陷识别修复机构的结构示意图。
图2为刮刀回收装置示意图。
图3为机器视觉识别系统结构示意图。
图4为U型槽和挡板的示意图。
图5为图3中A处放大结构示意图。
图中：1-高清相机；2-加热管；3-砂型废屑；4-冷冻砂型；5-刮刀回收装置；6-智能机械臂；7-塑料软管；8-抽负压装置；9-固定块；10-卡块；11-U型槽；12-直管；13-挡板；14-机架；15-图像转换器；16-弯通管。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1-图3所示，本发明实施例的一种基于机械臂的冷冻切削缺陷识别修复机构，包括高清相机1、智能机械臂6、抽负压装置8、固定安装在智能机械臂6上的加热管2和刮刀回收装置5；所述高清相机1由相机和镜头组成，位于冷冻砂型4正上方，一端连接图像转换器15，高清相机1将采集到的砂型表面图像传输到图像转换器15，图像转换器15根据砂型表面图像建立砂型表面三维模型，并将砂型三维模型传输到电脑上；所述刮刀回收装置5位于加热管2运动方向左侧，且刮刀回收装置距离加热管2约1～2cm，智能机械臂通过砂型表面三维模型控制刮刀回收装置、加热管沿平行于砂型表面移动；刮刀回收装置5内一侧开设U型槽11，U型槽11开设在位置较低区域，通过连接弯通管16、直管12和塑料软管7与抽负压装置8相连，使得抽负压装置8可以不随刮刀回收装置移动；所述刮刀回收装置的底部材料为硬质塑料，防止废屑遇到冷刮板产生冷冻黏结。刮刀回收装置5刮刀回收装置开口处斜度为10°，促使融化的废屑可以更好的进入刮刀回收装置，刮刀回收装置5中镶嵌有用于将收集的废屑集中到U型槽处的挡板13，挡板13向U型槽11倾斜设置，砂型废屑3通过挡板13流进U型槽11。
本实施例中，所述刮刀回收装置5紧贴冷冻砂型4表面，加热管2距冷冻砂型4表面1～2cm，保证加热管3能够准确融化砂型表面的砂型废屑3而不破坏冷冻砂型4。
本实施例中，U型管道通过螺纹连接弯通管16，弯通管16通过螺纹连接直管12，直管12通过旋转卡口连接塑料软管7。
本实施例中，如图4所示，高清相机1的侧端对称分布安装有两组固定块9，且固定块9通过凹槽与卡块10构成卡合结构，卡块10通过螺纹连接在机架14上。
本具体实施使用时，包括以下步骤：将冷冻砂型4倾斜5°，调好高清相机1距离冷冻砂型4表面的距离；通过高清相机1采集冷冻砂型4的表面图像，将冷冻砂型的表面图像传输到图像转换器15，经图像转换器15根据冷冻砂型的表面建立砂型表面三维模型，并将砂型三维模型传输到电脑上；电脑根据接收到的砂型三维模型实现智能机械臂6移动路径的规划，带动加热管2实现砂型废屑3的融化操作；当砂型废屑3融化以后，开启抽负压装置8，智能机械臂6继续向前移动，刮刀回收装置5刮起砂型表面融化的砂型废屑3，砂型废屑3经过抽负压装置中8的挡板13流进U型槽11，砂型废屑3经过抽负压装置8排出冷冻砂型4外。
实施例1
在冷冻切削以后，将冷冻砂型倾斜5°，通过调节高清相机距离砂型表面约3cm处，通过高清相机拍摄砂型表面并将图片传给图像转换器。图像转换器接收图片以后将图片转换成3D模型。电脑通过砂型3D模型控制机械臂移动加热管实现废屑的融化操作。待废屑融化后，通过智能机械臂控制刮刀回收装置刮取废屑，并通过抽负压装置将废屑排出砂型外。在进行废屑排除后，砂型表面精度大大提高，砂型尺寸精度≤±0.15mm，达到浇注要求。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (6)

1.一种基于机械臂的冷冻切削缺陷识别修复机构，其特征在于：包括高清相机(1)、智能机械臂(6)、抽负压装置(8)、固定安装在智能机械臂(6)上的加热管(2)和刮刀回收装置(5)；所述高清相机(1)由相机和镜头组成，位于冷冻砂型(4)正上方，一端连接图像转换器(15)，高清相机(1)将采集到的砂型表面图像传输到图像转换器(15)，图像转换器(15)根据砂型表面图像建立砂型表面三维模型，并将砂型三维模型传输到电脑上；所述刮刀回收装置(5)位于加热管(2)运动方向左侧，内一侧开设U型槽(11)，U型槽(11)通过连接弯通管(16)、直管(12)和塑料软管(7)与抽负压装置(8)相连，刮刀回收装置(5)开口处斜度为10°，刮刀回收装置(5)中镶嵌有用于将收集的废屑集中到U型槽处的挡板(13)，挡板(13)向U型槽(11)倾斜设置，砂型废屑(3)通过挡板(13)流进U型槽(11)，所述刮刀回收装置(5)紧贴冷冻砂型(4)表面，加热管(2)距冷冻砂型(4)表面1～2cm，保证加热管(2)能够准确融化砂型表面的砂型废屑(3)而不破坏冷冻砂型(4)。
2.如权利要求1所述的一种基于机械臂的冷冻切削缺陷识别修复机构，其特征在于：刮刀回收装置(5)与加热管(2)为固定安装，且刮刀回收装置距离加热管(2)1～2cm。
3.如权利要求1所述的一种基于机械臂的冷冻切削缺陷识别修复机构，其特征在于：刮刀回收装置(5)的底部材料为硬质塑料，防止废屑遇到冷刮板产生冷冻黏结。
4.如权利要求1所述的一种基于机械臂的冷冻切削缺陷识别修复机构，其特征在于：U型槽(11)通过螺纹连接弯通管(16)，弯通管(16)通过螺纹连接直管(12)，直管(12)通过旋转卡口连接塑料软管(7)。
5.如权利要求1所述的一种基于机械臂的冷冻切削缺陷识别修复机构，其特征在于：高清相机(1)的侧端对称分布安装有两组固定块(9)，且固定块(9)通过凹槽与卡块(10)构成卡合结构，卡块(10)通过螺纹连接在机架(14)上。
6.一种基于机械臂的冷冻切削缺陷识别修复方法，其特征在于：基于如权利要求1-5任一项所述的修复机构实现，包括以下步骤：
步骤1：将冷冻砂型(4)倾斜5°，调好高清相机(1)距离冷冻砂型(4)表面的距离；
步骤2：通过高清相机(1)采集冷冻砂型(4)的表面图像，将冷冻砂型的表面图像传输到图像转换器(15)，经图像转换器(15)根据冷冻砂型的表面建立砂型表面三维模型，并将砂型三维模型传输到电脑上；
步骤3：电脑根据接收到的砂型三维模型实现智能机械臂(6)移动路径的规划，带动加热管(2)实现砂型废屑(3)的融化操作；
步骤4：当砂型废屑(3)融化以后，开启抽负压装置(8)，智能机械臂(6)继续向前移动，刮刀回收装置(5)刮起砂型表面融化的砂型废屑(3)，砂型废屑(3)经过抽负压装置(8)中的挡板(13)流进U型槽(11)，砂型废屑(3)再通过弯通管(16)、直管(12)、塑料软管(7)抽负压装置(8)排出冷冻砂型(4)外。
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