CN117001406A - 一种带抓取功能的复合车床 - Google Patents

Abstract

本发明涉及数控机床领域，尤其涉及一种带抓取功能的复合车床，包括：主框架；加工单元，其与主框架相连接；抓取单元，其包括若干电机，与各电机分别连接的若干螺杆，以及分别套接于各螺杆的若干螺纹块，还包括与某一螺纹块相连接的主气缸，与主气缸相连接的第四电机，与第四电机相连接的连接板，设置于连接板下表面的图像采集器，与连接板下表面两端相连接分别连接的若干副气缸，与各副气缸分别连接的若干夹板；中控单元，其用于根据零件图像获取连接板的初始位置进而获取连接板的下放位置，并获取第一副气缸与第二副气缸的使用压力。本发明通过对零件结构的复杂性进行量化以获取对零件的最佳抓取位置，保证对零件抓取的稳定性。

Description

一种带抓取功能的复合车床

技术领域

本发明涉及数控机床领域，尤其涉及一种带抓取功能的复合车床。

背景技术

数控车床是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，用代码化的数字表示，通过信息载体输入数控装置。经运算处理由数控装置发出各种控制信号，控制机床的动作，按图纸要求的形状和尺寸，自动地将零件加工出来。现有车床中，尤其是立式车床，加工完成的零件大多需人工操作取放至下一工序操作处，费时费力。

中国专利CN106735329A提供了一种全自动车床，包括底座、移动块、抓取机构、切削机构、支撑座、抓取机构以及送料机构，其中，送料机构固设于支撑座顶端，使需要加工的工件安置于送料机构内，并能使抓取机构依次从送料机构上抓取工件至抓取机构内，从而实现该车床的全自动化，但是，仍然存在需要人工将完成加工的零件取出车床的问题。

发明内容

为此，本发明提供一种带抓取功能的复合车床，能够解决现有的立式复合车床中完成当前工序的零件往往需要人工取件运送到下一工序操作点的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种带抓取功能的复合车床，包括：

主框架；

加工单元，其包括与主框架相连接的底座，设置于底座上方用于固定待加工零件的工作台，设置于底座另一侧且与主框架相连接的侧刀架进给箱，与侧刀架进给箱相连接的侧刀架，与主框架相连接且设置于工作台上方的横梁，与横梁相连接的垂直刀架进给箱，与横梁相连接的垂直刀架；

抓取单元，其包括第一电机，与第一电机相连接的第一螺杆，套接于第一螺杆的第一螺纹块，与第一螺纹块相连接的第三电机，与第三电机相连接的第三螺杆，套接于第三螺杆的第三螺纹块，与第三螺杆相连接的第二螺纹块，内套于第二螺纹块的第二螺杆，设置于第二螺杆下方的第二电机，与第三螺纹块相连接的主气缸，与主气缸相连接的第四电机，与第四电机相连接的连接板，设置于连接板下表面用于实时获取零件图像的图像采集器，与连接板下表面一端相连接的第一副气缸，与连接板下表面另一端相连接的第二副气缸，与第一副气缸相连接的第一夹板，与第二副气缸相连接的第二夹板；

中控单元，其与所述抓取单元相连接，用于根据零件图像中各图像分区内的零件实占面积比获取所述连接板的初始位置，根据零件图像中的零件轮廓线的拐点数量和零件轮廓线的最大曲率与最小曲率的差值判定是否启动所述第四电机以获取连接板的下放位置，并根据连接板处于下放位置时水平面上所述第一夹板和所述第二夹板能够与零件轮廓线贴合的总长度以及零件的重心与第一夹板表面和第二夹板表面的中心连线的距离获取所述第一副气缸与所述第二副气缸的使用压力。

进一步地，将所述第一夹板表面与所述第二夹板表面的中心连线所在的直线方向记为x方向，将垂直于x方向且与水平地面平行的方向记为y方向，所述中控单元实时获取零件图像的矩形边框中平行于x方向的对边中心点连线形成的两个图像分区，将两个图像分区分别记为第一图像分区和第二图像分区，根据第一图像分区中的零件实占面积与第二图像分区中的零件实占面积的比值获取所述连接板的第一初始位置，

所述中控单元控制所述第三电机运行以使所述第三螺纹块自所述第三螺杆靠近第三电机的一端向远离第三电机的一端运动，当所述第一图像分区中的零件实占面积与所述第二图像分区中的零件实占面积的比值等于1时，中控单元控制第三电机停止运行，将所述连接板的当前位置记为连接板的第一初始位置。

进一步地，所述中控单元在所述连接板满足第一位置条件时实时获取零件图像的矩形边框中平行于y方向的对边中心点连线形成的两个图像分区，将两个图像分区分别记为第三图像分区和第四图像分区，根据第三图像分区中的零件实占面积与第四图像分区中的零件实占面积的比值获取连接板的第二初始位置，其中，

所述第一位置条件为所述连接板处于所述第一初始位置；

所述中控单元控制所述主气缸运行以使所述连接板向靠近所述侧刀架进给箱的一端运动，当所述第三图像分区中的零件实占面积与所述第四图像分区中的零件实占面积的比值等于1时，中控单元控制主气缸停止运行，将连接板的当前位置记为连接板的第二初始位置。

进一步地，当所述连接板满足第二位置条件时，所述中控单元在零件图像满足第一预设条件或满足第二预设条件时判定启动所述第四电机，其中，

所述第二位置条件为所述连接板处于所述第二初始位置；

所述第一预设条件为零件边缘的拐点数量大于预设拐点数量，所述第二预设条件为零件轮廓线的最大曲率与最小曲率的差值大于预设曲率变化阈值。

进一步地，所述预设拐点数量通过零件轮廓线的长度确定，且与零件轮廓线的长度成正相关；

所述预设曲率变化阈值通过零件轮廓线上直线距离最远的两点之间的间距确定，且与零件轮廓线上直线距离最远的两点之间的间距成负相关。

进一步地，所述中控单元获取若干条与零件轮廓线仅有一个交点或有无穷大数量的交点的直线，并获取与各条直线平行且与零件轮廓线仅有一个交点或有无穷大数量的交点的直线，中控单元分别获取各组平行线与零件轮廓线的贴合长度，并选取贴合长度最大的一组平行线作为参考平行线，中控单元控制启动所述第四电机，当所述第一夹板与所述第二夹板均平行于参考平行线时，中控单元控制第四电机停止运行，将所述连接板的当前位置记为所述下放位置；

其中，当存在若干组平行线与零件轮廓线的贴合长度相同且为最大贴合长度时，所述中控单元获取与第一夹板所在平面的角度最小的一组平行线，将该组平行线记为参考平行线。

进一步地，所述中控单元在所述连接板处于所述下放位置时控制所述第一电机和所述第二电机启动以下放连接板直至所述第一副气缸与所述第二副气缸的下表面与所述工作台上表面相接触，中控单元控制第一电机与第二电机停止运行，并控制第一副气缸与第二副气缸同时运行以使所述第一夹板表面与所述第二夹板表面的中心连线的距离等于参考平行线的间距。

进一步地，所述中控单元获取所述参考平行线和零件轮廓线的贴合长度与零件轮廓线长度的比值，根据该比值以及零件的重心与所述第一夹板表面和所述第二夹板表面的中心连线的距离获取所述第一副气缸与所述第二副气缸的使用压力，其中，

所述中控单元在第一对比条件下获取所述使用压力为最大使用压力，在第二对比条件下获取使用压力为最小使用压力；

所述第一对比条件为所述参考平行线与零件轮廓线的贴合长度与零件轮廓线长度的比值小于预设长度比，且零件的重心与所述第一夹板表面和所述第二夹板表面的中心连线的距离大于预设偏移距离；

所述第二对比条件为所述参考平行线与零件轮廓线的贴合长度与零件轮廓线长度的比值大于等于预设长度比，且零件的重心与所述第一夹板表面和所述第二夹板表面的中心连线的距离小于等于预设偏移距离。

进一步地，所述中控单元在第三对比条件下获取所述使用压力通过所述参考平行线与零件轮廓线的贴合长度确定，在第四对比条件下获取使用压力通过零件的重心与所述第一夹板表面和所述第二夹板表面的中心连线的距离确定；

所述第三对比条件为所述参考平行线与零件轮廓线的贴合长度与零件轮廓线长度的比值小于预设长度比，且零件的重心与所述第一夹板表面和所述第二夹板表面的中心连线的距离小于等于预设偏移距离；

所述第四对比条件为所述参考平行线与零件轮廓线的贴合长度与零件轮廓线长度的比值大于等于预设长度比，且零件的重心与所述第一夹板表面和所述第二夹板表面的中心连线的距离大于预设偏移距离。

进一步地，所述中控单元还与设置于所述工作台上表面的固定装置相连接，中控单元在所述第一副气缸与所述第二副气缸的实际压力满足所述使用压力时控制固定装置释放零件，控制所述第一电机与所述第二电机启动以使所述连接板上升至预设提升高度，控制所述主气缸内的活塞运行至上止点，并控制所述第三电机启动以使所述第三螺纹块向下一工序操作点的方向运动。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明设置抓取单元，能够使夹板在水平面上沿两个方向调节自身位置以对正零件，本发明中控单对图像采集器获取的零件图像进行分区以校正连接板的位置，通过零件轮廓线的拐点数量以及零件轮廓线的曲率对零件结构的复杂性进行量化以获取夹板的最佳夹持位置，并根据夹板在最佳夹持位置处与零件轮廓线贴合的总长度以及零件的重心偏移情况获取第一副气缸和第二副气缸的使用压力，能够保证对零件夹取的稳定性。

尤其，本发明通过对零件图像进行分区，并获取各分区的零件面积用以判定连接板的中心点是否与零件图像中的零件形心对正，通过二次分区分别获取连接板在x方向的初始位置以及在y方向的初始位置以共同确定连接板在水平面的具体的初始位置，该初始位置能够保证夹板最大程度的与零件接触，且有利于后续根据零件的结构复杂度对夹板的位置进一步调节。

尤其，本发明根据零件边缘的拐点数量以及零件轮廓线的最大曲率与最小曲率的差值对零件的结构复杂度进行分析，其中，拐点数量越多，最大曲率与最小曲率的差值越大，零件结构越复杂；本发明设定当零件结构较为简单时不启动第四电机，也即不调节第一夹板与第二夹板的抓取位置，节省时间且能够保证对零件抓取的稳定性，当零件结构较为复杂时，根据零件自身的结构特点获取最佳抓取位置，能够确保成功抓取零件。

尤其，本发明根据零件的轮廓线长度对零件从尺寸进行分析，当轮廓线长度较大时，对于零件的复杂度的评价标准的设置会降低，使对于零件的复杂度分析结果与零件自身的构造特点更加匹配。

尤其，实际抓取过程中的摩擦力与夹板对零件的压力以及夹板与零件的接触面积有关，由于零件和夹板都不是绝对刚体，不能作为理想模型，因此零件和夹板的接触面积越大，夹板与零件之间的摩擦力越大，因此选择与零件轮廓线的贴合长度最大的平行线作为理想位置，能够最大程度的增大夹板与零件的接触面积，保证对零件抓取的稳定性。

尤其，本发明采用零件重心在抓取过程中的偏移情况对抓取状态进行分析，在摩擦力不变时，重心偏移距离越大，对零件抓取的稳定性越差，故要求更大的摩擦力满足抓取要求；同样的，当夹板与零件的接触面积较小时，通过增大夹板对零件的压力以保证夹板与零件的摩擦力能够满足零件的抓取要求，本发明将零件重心的偏移以及夹板与零件的最大接触面积作为影响零件抓取的因素对副气缸的使用压力进行调节，能够提高零件抓取的成功率。

附图说明

图1为发明实施例带抓取功能的复合车床结构示意图；

图2为发明实施例带抓取功能的复合车床抓取单元侧视图；

图3为发明实施例带抓取功能的复合车床抓取单元正视图。

具体实施方式

为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1所示，其为本发明实施例带抓取功能的复合车床结构示意图，包括：主框架8，与主框架相连接的底座1，设置于底座上方用于固定待加工零件的工作台2，设置于底座一侧且与主框架相连接的抓取单元3，设置于底座另一侧且与主框架相连接的侧刀架进给箱5，与侧刀架进给箱相连接的侧刀架6，与主框架相连接且设置于工作台上方的横梁4，与横梁相连接的垂直刀架进给箱7，与横梁相连接的垂直刀架9；其中，抓取单元用于对零件进行抓取并将零件运输到下一工序操作点。

请参阅图2所示，其为本发明实施例带抓取功能的复合车床抓取单元侧视图，抓取单元3包括第一电机301，与第一电机相连接的第一螺杆302，套接于第一螺杆的第一螺纹块303，与第一螺纹块相连接的第三电机304，与第三电机相连接的第三螺杆306，套接于第三螺杆的第三螺纹块305，与第三螺杆相连接的第二螺纹块307，内套于第二螺纹块的第二螺杆308，设置于第二螺杆下方的第二电机309；其中，第一电机与第二电机的规格与工作参数相同，第一螺杆与第二螺杆尺寸规格相同，第一电机与第二电机分别驱动第一螺杆与第二螺杆分别转动以使第一螺纹块和第二螺纹块以相同速度做竖向运动，第三电机驱动第三螺杆转动以使第三螺纹块做横向运动。

请参阅图3所示，其为本发明实施例带抓取功能的复合车床抓取单元正视图，抓取单元3还包括与第三螺纹块相连接的主气缸317，与主气缸相连接的第四电机310，与第四电机相连接的连接板311，设置于连接板下表面用于实时获取零件图像的图像采集器312，与连接板下表面一端相连接的第一副气缸313，与连接板下表面另一端相连接的第二副气缸316，与第一副气缸相连接的第一夹板314，与第二副气缸相连接的第二夹板315；其中，主气缸驱动第四电机做横向运动，第四电机驱动连接板转动以调节第一夹板和第二夹板与零件的接触位置，第一副气缸与第二副气缸分别带动第一夹板与第二夹板伸缩以实现对零件的抓取，第一夹板与第二夹板的表面设置有密集的微小突出球状物，微小突出球状物的材质为橡胶，用以增大第一夹板与第二夹板表面的粗糙度。

本实施例带抓取功能的复合车床还包括中控单元（图中未示出），其与抓取单元相连接，用于根据零件图像中各图像分区内的零件实占面积比获取连接板的初始位置，根据零件图像中的零件轮廓线的拐点数量和零件轮廓线的最大曲率与最小曲率的差值判定是否启动第四电机以获取连接板的下放位置，并根据连接板处于下放位置时水平面上第一夹板和第二夹板能够与零件轮廓线贴合的总长度以及零件的重心与第一夹板表面和第二夹板表面的中心连线的距离获取第一副气缸与第二副气缸的使用压力。

具体而言，本发明设置抓取单元，能够使夹板在水平面上沿两个方向调节自身位置以对正零件，本发明中控单对图像采集器获取的零件图像进行分区以校正连接板的位置，通过零件轮廓线的拐点数量以及零件轮廓线的曲率对零件结构的复杂性进行量化以获取夹板的最佳抓取位置，并根据夹板在最佳抓取位置处与零件轮廓线贴合的总长度以及零件的重心偏移情况获取第一副气缸和第二副气缸的使用压力，能够保证对零件抓取的稳定性。

将第一夹板表面与第二夹板表面的中心连线所在的直线方向设为x方向，将垂直于x方向且与水平地面平行的方向设为y方向，中控单元实时获取零件图像的矩形边框中平行于x方向的对边中心点连线形成的两个图像分区，将两个图像分区分别记为第一图像分区和第二图像分区，根据第一图像分区中的零件实占面积与第二图像分区中的零件实占面积的比值获取连接板的第一初始位置，其中，

中控单元控制第三电机运行以使第三螺纹块自第三螺杆的靠近第三电机的一端向远离第三电机的一端运动，当第一图像分区中的零件实占面积与第二图像分区中的零件实占面积的比值等于1时，中控单元控制第三电机停止运行，将连接板的当前位置记为连接板的第一初始位置。

具体而言，本实施例中图像采集器获取的零件图像的图像边框的各边分别平行于x方向和y方向。

当连接板处于第一初始位置时，中控单元实时获取零件图像的矩形边框中平行于y方向的对边中心点连线形成的两个图像分区，将两个图像分区分别记为第三图像分区和第四图像分区，根据第三图像分区中的零件实占面积与第四图像分区中的零件实占面积的比值获取连接板的第二初始位置，其中，

中控单元控制主气缸运行以使连接板向靠近侧刀架进给箱的一端运动，当第三图像分区中的零件实占面积与第四图像分区中的零件实占面积的比值等于1时，中控单元控制主气缸停止运行，将连接板的当前位置记为连接板的第二初始位置。

具体而言，本发明通过对零件图像进行分区，并获取各分区的零件面积用以判定连接板的中心点是否与零件图像中的零件形心对正，通过二次分区分别获取连接板在x方向的初始位置以及在y方向的初始位置以共同确定连接板在水平面的具体的初始位置，该初始位置能够保证夹板最大程度的与零件接触，且有利于后续根据零件的结构复杂度对夹板的位置进一步调节。

当连接板处于第二初始位置时，中控单元根据零件图像中的零件轮廓线的拐点数量和零件轮廓线的最大曲率与最小曲率的差值判定是否启动第四电机以调节第一夹板和第二夹板的位置，其中，

若零件边缘的拐点数量大于预设拐点数量，或零件轮廓线的最大曲率与最小曲率的差值大于预设曲率变化阈值，中控单元判定启动第四电机；

若零件边缘的拐点数量小于等于预设拐点数量，且零件轮廓线的最大曲率与最小曲率的差值小于等于预设曲率变化阈值，中控单元判定不启动第四电机。

具体而言，本发明根据零件边缘的拐点数量以及零件轮廓线的最大曲率与最小曲率的差值对零件的结构复杂度进行分析，其中，拐点数量越多，最大曲率与最小曲率的差值越大，零件结构越复杂；本发明设定当零件结构较为简单时不启动第四电机，也即不调节第一夹板与第二夹板的抓取位置，节省时间且能够保证对零件抓取的稳定性，当零件结构较为复杂时，根据零件自身的结构特点获取最佳抓取位置，能够确保成功抓取零件。

预设拐点数量通过零件轮廓线的长度确定，设定预设拐点数量N=min{4+[L/L0]，10}；

预设曲率变化阈值通过零件轮廓线上直线距离最远的两点之间的间距确定，设定预设曲率变化阈值R=1/（0.5×d）；

其中，L0为零件轮廓线标准长度，L为零件轮廓线的长度，d为零件轮廓线上直线距离最远的两点之间的间距，[L/L0]表示对L/L0进行取整。

具体而言，本实施例中设定零件轮廓线标准长度L0=1.5m。

具体而言，本发明根据零件的轮廓线长度对零件从尺寸进行分析，当轮廓线长度较大时，对于零件的复杂度的评价标准的设置会降低，使对于零件的复杂度分析结果与零件自身的构造特点更加匹配。

中控单元获取若干条与零件轮廓线仅有一个交点或有无穷大数量的交点的直线，并获取与各条直线平行且与零件轮廓线仅有一个交点或有无穷大数量的交点的直线，中控单元分别获取各组平行线与零件轮廓线的贴合长度，并选取贴合长度最大的一组平行线作为参考平行线，中控单元控制启动第四电机，当第一夹板与第二夹板均平行于参考平行线时，中控单元控制第四电机停止运行，将连接板的当前位置记为下放位置；

其中，当存在若干组平行线与零件轮廓线的贴合长度相同且为最大贴合长度时，中控单元获取与第一夹板所在平面的角度最小的一组平行线，将该组平行线记为参考平行线。

具体而言，实际抓取过程中的摩擦力与夹板对零件的压力以及夹板与零件的接触面积有关，由于零件和夹板都不是绝对刚体，不能作为理想模型，因此零件和夹板的接触面积越大，夹板与零件之间的摩擦力越大，因此选择与零件轮廓线的贴合长度最大的平行线作为理想位置，能够最大程度的增大夹板与零件的接触面积，保证对零件抓取的稳定性。

中控单元在连接板处于下放位置时控制第一电机和第二电机启动以下放连接板直至第一副气缸与第二副气缸的下表面与工作台上表面相接触，中控单元控制第一电机与第二电机停止运行，并控制第一副气缸与第二副气缸同时运行以使第一夹板表面与第二夹板表面的中心连线的距离等于参考平行线的间距。

中控单元获取参考平行线和零件轮廓线的贴合长度与零件轮廓线长度的比值，根据该比值以及零件的重心与第一夹板表面和第二夹板表面的中心连线的距离获取第一副气缸与第二副气缸的使用压力，其中，

若参考平行线与零件轮廓线的贴合长度与零件轮廓线长度的比值小于预设长度比，且零件的重心与第一夹板表面和第二夹板表面的中心连线的距离大于预设偏移距离，中控单元获取第一副气缸与第二副气缸的使用压力为最大使用压力；

若参考平行线与零件轮廓线的贴合长度与零件轮廓线长度的比值大于等于预设长度比，且零件的重心与第一夹板表面和第二夹板表面的中心连线的距离小于等于预设偏移距离，中控单元获取第一副气缸与第二副气缸的使用压力为最小使用压力。

具体而言，本实施例中第一副气缸与第二副气缸的使用压力的最大使用压力为0.7MPa，最小使用压力为0.3MPa。

若参考平行线与零件轮廓线的贴合长度与零件轮廓线长度的比值小于预设长度比，且零件的重心与第一夹板表面和第二夹板表面的中心连线的距离小于等于预设偏移距离，中控单元获取第一副气缸与第二副气缸的使用压力F=min{Fmin+△F×[（L-s）/L]，Fmax}，式中，[（L-s）/L]表示对（L-s）/L进行取整，s为参考平行线与零件轮廓线的贴合长度，Fmin为第一副气缸与第二副气缸的最小使用压力，△F为压力调节梯度值；

若参考平行线与零件轮廓线的贴合长度与零件轮廓线长度的比值大于等于预设长度比，且零件的重心与第一夹板表面和第二夹板表面的中心连线的距离大于预设偏移距离，中控单元获取第一副气缸与第二副气缸的使用压力F=min{Fmin+△F×[r/L]，Fmax}，式中，[r/L]表示对r/L进行取整，r为零件的重心与第一夹板表面和第二夹板表面的中心连线的距离。

具体而言，本实施例中压力调节梯度值△F=0.1MPa。

具体而言，本发明采用零件重心在抓取过程中的偏移情况对抓取状态进行分析，在摩擦力不变时，重心偏移距离越大，对零件抓取的稳定性越差，故要求更大的摩擦力满足抓取要求；同样的，当夹板与零件的接触面积较小时，通过增大夹板对零件的压力以保证夹板与零件的摩擦力能够满足零件的抓取要求，本发明将零件重心的偏移以及夹板与零件的最大接触面积作为影响零件抓取的因素对副气缸的使用压力进行调节，能够提高零件抓取的成功率。

中控单元还与设置于所述工作台上表面的固定装置（图中未示出）相连接，中控单元在第一副气缸与第二副气缸的实际压力满足所述使用压力时控制固定装置释放零件，控制第一电机与第二电机启动以使连接板上升至预设提升高度，控制主气缸内的活塞运行至上止点，并控制第三电机启动以使第三螺纹块向下一工序操作点的方向运动。

具体而言，本实施例中预设提升高度为第一螺杆与第二螺杆的顶端高度。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明；对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。 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 (10)

1.一种带抓取功能的复合车床，其特征在于，包括：

主框架；

加工单元，其包括与主框架相连接的底座，设置于底座上方用于固定待加工零件的工作台，设置于底座另一侧且与主框架相连接的侧刀架进给箱，与侧刀架进给箱相连接的侧刀架，与主框架相连接且设置于工作台上方的横梁，与横梁相连接的垂直刀架进给箱，与横梁相连接的垂直刀架；

抓取单元，其设置于所述底座一侧且与所述主框架相连接，其包括第一电机，与第一电机相连接的第一螺杆，套接于第一螺杆的第一螺纹块，与第一螺纹块相连接的第三电机，与第三电机相连接的第三螺杆，套接于第三螺杆的第三螺纹块，与第三螺杆相连接的第二螺纹块，内套于第二螺纹块的第二螺杆，设置于第二螺杆下方的第二电机，与第三螺纹块相连接的主气缸，与主气缸相连接的第四电机，与第四电机相连接的连接板，设置于连接板下表面用于实时获取零件图像的图像采集器，与连接板下表面一端相连接的第一副气缸，与连接板下表面另一端相连接的第二副气缸，与第一副气缸相连接的第一夹板，与第二副气缸相连接的第二夹板；

中控单元，其与所述抓取单元相连接，用于根据零件图像中各图像分区内的零件实占面积比获取所述连接板的初始位置，根据零件图像中的零件轮廓线的拐点数量和零件轮廓线的最大曲率与最小曲率的差值判定是否启动所述第四电机以获取连接板的下放位置，并根据连接板处于下放位置时水平面上所述第一夹板和所述第二夹板能够与零件轮廓线贴合的总长度以及零件的重心与第一夹板表面和第二夹板表面的中心连线的距离获取所述第一副气缸与所述第二副气缸的使用压力。

2.根据权利要求1所述的带抓取功能的复合车床，其特征在于，将所述第一夹板表面与所述第二夹板表面的中心连线所在的直线方向记为x方向，将垂直于x方向且与水平地面平行的方向记为y方向，所述中控单元实时获取零件图像的矩形边框中平行于x方向的对边中心点连线形成的两个图像分区，将两个图像分区分别记为第一图像分区和第二图像分区，根据第一图像分区中的零件实占面积与第二图像分区中的零件实占面积的比值获取所述连接板的第一初始位置，

所述中控单元控制所述第三电机运行以使所述第三螺纹块自所述第三螺杆靠近第三电机的一端向远离第三电机的一端运动，当所述第一图像分区中的零件实占面积与所述第二图像分区中的零件实占面积的比值等于1时，中控单元控制第三电机停止运行，将所述连接板的当前位置记为连接板的第一初始位置。

3.根据权利要求2所述的带抓取功能的复合车床，其特征在于，所述中控单元在所述连接板满足第一位置条件时实时获取零件图像的矩形边框中平行于y方向的对边中心点连线形成的两个图像分区，将两个图像分区分别记为第三图像分区和第四图像分区，根据第三图像分区中的零件实占面积与第四图像分区中的零件实占面积的比值获取连接板的第二初始位置，其中，

所述第一位置条件为所述连接板处于所述第一初始位置；

所述中控单元控制所述主气缸运行以使所述连接板向靠近所述侧刀架进给箱的一端运动，当所述第三图像分区中的零件实占面积与所述第四图像分区中的零件实占面积的比值等于1时，中控单元控制主气缸停止运行，将连接板的当前位置记为连接板的第二初始位置。

4.根据权利要求3所述的带抓取功能的复合车床，其特征在于，当所述连接板满足第二位置条件时，所述中控单元在零件图像满足第一预设条件或满足第二预设条件时判定启动所述第四电机，其中，

所述第二位置条件为所述连接板处于所述第二初始位置；

所述第一预设条件为零件边缘的拐点数量大于预设拐点数量，所述第二预设条件为零件轮廓线的最大曲率与最小曲率的差值大于预设曲率变化阈值。

5.根据权利要求4所述的带抓取功能的复合车床，其特征在于，所述预设拐点数量通过零件轮廓线的长度确定，且与零件轮廓线的长度成正相关；

所述预设曲率变化阈值通过零件轮廓线上直线距离最远的两点之间的间距确定，且与零件轮廓线上直线距离最远的两点之间的间距成负相关。

6.根据权利要求5所述的带抓取功能的复合车床，其特征在于，所述中控单元获取若干条与零件轮廓线仅有一个交点或有无穷大数量的交点的直线，并获取与各条直线平行且与零件轮廓线仅有一个交点或有无穷大数量的交点的直线，中控单元分别获取各组平行线与零件轮廓线的贴合长度，并选取贴合长度最大的一组平行线作为参考平行线，中控单元控制启动所述第四电机，当所述第一夹板与所述第二夹板均平行于参考平行线时，中控单元控制第四电机停止运行，将所述连接板的当前位置记为所述下放位置；

其中，当存在若干组平行线与零件轮廓线的贴合长度相同且为最大贴合长度时，所述中控单元获取与第一夹板所在平面的角度最小的一组平行线，将该组平行线记为参考平行线。

7.根据权利要求6所述的带抓取功能的复合车床，其特征在于，所述中控单元在所述连接板处于所述下放位置时控制所述第一电机和所述第二电机启动以下放连接板直至所述第一副气缸与所述第二副气缸的下表面与所述工作台上表面相接触，中控单元控制第一电机与第二电机停止运行，并控制第一副气缸与第二副气缸同时运行以使所述第一夹板表面与所述第二夹板表面的中心连线的距离等于参考平行线的间距。

8.根据权利要求7所述的带抓取功能的复合车床，其特征在于，所述中控单元获取所述参考平行线和零件轮廓线的贴合长度与零件轮廓线长度的比值，根据该比值以及零件的重心与所述第一夹板表面和所述第二夹板表面的中心连线的距离获取所述第一副气缸与所述第二副气缸的使用压力，其中，

所述中控单元在第一对比条件下获取所述使用压力为最大使用压力，在第二对比条件下获取使用压力为最小使用压力；

所述第一对比条件为所述参考平行线与零件轮廓线的贴合长度与零件轮廓线长度的比值小于预设长度比，且零件的重心与所述第一夹板表面和所述第二夹板表面的中心连线的距离大于预设偏移距离；

所述第二对比条件为所述参考平行线与零件轮廓线的贴合长度与零件轮廓线长度的比值大于等于预设长度比，且零件的重心与所述第一夹板表面和所述第二夹板表面的中心连线的距离小于等于预设偏移距离。

9.根据权利要求8所述的带抓取功能的复合车床，其特征在于，所述中控单元在第三对比条件下获取所述使用压力通过所述参考平行线与零件轮廓线的贴合长度确定，在第四对比条件下获取使用压力通过零件的重心与所述第一夹板表面和所述第二夹板表面的中心连线的距离确定；

所述第三对比条件为所述参考平行线与零件轮廓线的贴合长度与零件轮廓线长度的比值小于预设长度比，且零件的重心与所述第一夹板表面和所述第二夹板表面的中心连线的距离小于等于预设偏移距离；

所述第四对比条件为所述参考平行线与零件轮廓线的贴合长度与零件轮廓线长度的比值大于等于预设长度比，且零件的重心与所述第一夹板表面和所述第二夹板表面的中心连线的距离大于预设偏移距离。

10.根据权利要求9所述的带抓取功能的复合车床，其特征在于，所述中控单元还与设置于所述工作台上表面的固定装置相连接，中控单元在所述第一副气缸与所述第二副气缸的实际压力满足所述使用压力时控制固定装置释放零件，控制所述第一电机与所述第二电机启动以使所述连接板上升至预设提升高度，控制所述主气缸内的活塞运行至上止点，并控制所述第三电机启动以使所述第三螺纹块向下一工序操作点的方向运动。