CN117863022A - 一种异型工件打磨系统及其加工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及木料打磨的技术领域，它涉及一种异型工件打磨系统及其加工工艺，通过采集摄像机对工件的拍摄，并且拍摄的图片上传至PC端，在PC端内对拍摄的图像建模构成模型，模型保存到数据库，将工件放置到传输带上，PC端控制传输带运输工件至对应的打磨工位上，经传感器检测工件进入到打磨工位上后，PC端控制限位压机压紧工件，PC端输出动态指令控制打磨机根据模型的数据对工件打磨。打磨机对工件完成打磨后，经过传输带将工件送至检测摄像机的下方，检测摄像机对工件拍摄，并且拍摄的图片上传至PC端，通过PC端对比检测打磨的外形是否合格，本发明通过精确的机械控制和程序控制，实现对异形工件的精准打磨。

Description

一种异型工件打磨系统及其加工工艺

技术领域

本发明涉及木料打磨的技术领域,更具体地说，它涉及一种异型工件打磨系统及其加工工艺。

背景技术

在家具制造行业中，设计师们经常使用异型工件来实现创新和个性化的设计效果。异型工件上下两端面的打磨采用船体例如公告号CN103978409B，一种木材打磨砂光设备及其加工工艺中公开的设备和方式即可实现，然而，由于异型工件形状复杂、表面曲率变化大，对于异型工件的两侧侧端面处理一直是一个具有挑战性的问题。

传统的方法是使用人工砂纸对工件进行打磨，这种方式存在以下问题：

低效率，由于人工操作的限制，打磨速度较慢，导致生产效率低下；

劳动强度大，长时间的重复性劳动容易导致工人疲劳和健康问题；

粉尘污染严重，传统打磨过程中产生大量粉尘，对工人的健康造成威胁，同时也对环境造成污染。

例如公告号CN115709423B公开了一种异形木质件加工装置，该现有技术的目的也是为了实现对异形木料的打磨，能够代替人工，提高打磨效率，该种现有技术的打磨是针对杆形的构造，例如桌脚等构造。目前没有解决异型板的侧端面打磨的方法，该是市场技术空白。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种能够对异型板侧端面实现高效打磨，打磨后可实现质检，确保成品质量的打磨系统和工艺。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种异型工件打磨系统，包括视觉单元、 送料单元、打磨单元、控制单元，

视觉单元，包括采集模块和检测模块，采集模块为用于采集工件的外形和尺寸信息的采集摄像头，检测模块为用于对打磨后的工件拍摄的检测摄像头，

送料单元，其包括用于传输工件的传输带和用于将工件限制在对应位置上的限位压机，限位压机置于传输带的上方，限位压机和传输带之间构成用于工件通过的活动路径，

打磨单元，其具有若干个打磨工位，各个打磨工位上设有用于对工件进行打磨处理的打磨机，

控制单元，其用于接收信号反馈、控制打磨单元执行对工件打磨的指令及控制传输带运输工件到指定的打磨工位，

其包括若干个对应打磨工位设置的传感器和PC端。

本发明进一步设置为：所述限位压机包括机架、活动架和电机一，电机一的输出端连接有丝杆一，活动架上固定有和丝杆一螺纹连接的位移块，电机一安装于机架上，机架上还设有用于活动架活动连接的导向杆，活动架上开设有供导向杆贯穿的工位孔，

所述活动架的端面上设有若干与之转动连接的滚轮。

本发明进一步设置为：所述打磨单元还包括用于控制打磨机活动的动力组件，动力组件包括控制打磨机沿X轴方向对工件进给打磨的第一位移件和调控打磨机在Y轴方向上的第二位移件，

打磨单元上还有用于将打磨产生木屑的吸走的吸尘管路，吸尘管路的输入端对应每个打磨机设置，吸尘管路的输出端连接至吸尘机。

一种用于异型工件打磨的加工工艺，包括如下步骤：

S1、通过采集摄像机对工件的拍摄，并且拍摄的图片上传至PC端；

S2、在PC端内对拍摄的图像建模构成模型，模型保存到数据库；

S3、将工件放置到传输带上，PC端控制传输带运输工件至对应的打磨工位上，经传感器检测工件进入到打磨工位上后，PC端控制限位压机压紧工件；

S4、PC端输出动态指令控制打磨机根据模型的数据对工件打磨。

S5、打磨机对工件完成打磨后，经过传输带将工件送至检测摄像机的下方，检测摄像机对工件拍摄，并且拍摄的图片上传至PC端，通过PC端对比检测打磨的外形是否合格。

本发明进一步设置为：步骤S1中，要通过抓取器将工件悬空抓取后，再由摄像机对工件的四个端面拍摄，该抓取器包括支架、夹持气缸和旋转电机，旋转电机连接于支架上，夹持气缸通过法兰连接于旋转电机的输出端上，

支架包括底座和杆体，底座上设有电机二，电机二的输出端连接有丝杆二，杆体垂直于底座上，杆体的底部和丝杆二螺纹连接，所述摄像机安置于杆体的对立面，以便对夹持气缸抓取的工件拍摄。

本发明进一步设置为：步骤S2包括如下步骤：

S21、对获取的图像进行三维建模，输出工件的形状、尺寸的信息至数据库；

S22、将获取的信息和数据库内各个工位上打磨机的规格参数对比，若获取的数据和打磨机的参数匹配不上，输出需要打磨机的规格参数，通过人工更换匹配的打磨机；

若获取的数据和对应工位号的打磨机规格参数匹配，对该工位号上的打磨机标记，该标记的打磨机开启处于待机状态。

本发明进一步设置为：步骤S4的步骤如下：

S41、PC 端根据模型数据，生成工件的打磨参数；

S42、PC端根据打磨参数模拟指定工位上打磨机的运行动态，将测试工件放置到对应的打磨机内进行模拟打磨，对模拟打磨后的测试工件检测得出精准的打磨参数；

S43、调整打磨过程中运行的参数，开始批量打磨；

掐参数包括了打磨机转速、驱动打磨机对工件进给打磨的路径和距离、在打磨路径上及打磨的方向。

本发明进一步设置为：步骤S5包括如下步骤：

S51、通过检测摄像机拍摄获取打磨后工件的图像；

S52、对图像进行二值化处理，并标定图像中每个像素点的坐标值；

S53、根据坐标值对图像进行边缘检测和轮廓提取；

S54、将提取的轮廓与预设的轮廓数据库进行比对，若获取轮廓数据与之匹配，判定为合格，否则判定工件为不合格。

本发明进一步设置为：步骤S54中轮廓数据库内分级有三个等级的图库，所述提取的轮廓首先落入到与之匹配的等级，其中一等和二等为合格，三等为不合格；

本发明进一步设置为：步骤S54具体步骤如下：

S541、落入二等的工件，PC端输出需要修改的数据，由人工通过数据对工件再次打磨；

S542、落入三等的工件，数据重新传输置步骤2中，以该数据作为新的模型，根据以后精准的打磨参数再次对工件打磨。

对比现有技术的不足，本发明的有益效果为：

1、通过精确的机械控制和程序控制，实现对异形工件的精准打磨。

2、智能算法：结合人工智能算法，对打磨过程进行优化和自动化控制，提高打磨效率和质量。

3、自动画的加工应用大幅提高了加工效率，减少了人力资源的使用。4、通过三维扫描和图像处理方法，能够准确地识别工件表面的细微变化，并以极高的精度进行打磨，确保每个工件都具有一致的质量。

5、相比人工砂纸打磨，使用设备进行随形打磨不会产生大量粉尘，减少环境污染，提高工作场所的安全性。

6、可编程性：具备良好的可编程性和灵活性，可以适应不同形状和尺寸的工件，满足个性化生产需求。

附图说明

图1为本发明打磨系统的示意图；

图2为发明抓取器的示意图；

图3为本发明总工艺流程图；

图4为本发明具体工艺流程图；

图5为本发明质量检测的工艺流程图。

传输带1、限位压机2、打磨工位01、机架21、活动架22、电机一23、滚轮24、抓取器3、支架31、夹持气缸32、旋转电机33、采集摄像机4、传感器5。

实施方式

参照图1至图5对本发明的实施例做进一步说明。

本发明异型工件打磨系统：包括视觉单元、 送料单元、打磨单元、控制单元。

视觉单元，包括采集模块和检测模块，采集模块为用于采集工件的外形和尺寸信息的采集摄像头，检测模块为用于对打磨后的工件拍摄的检测摄像头。

送料单元，其包括用于传输工件的传输带1和用于将工件限制在对应位置上的限位压机2，限位压机2置于传输带1的上方，限位压机2和传输带1之间构成用于工件通过的活动路径。

打磨单元，其具有若干个打磨工位01，各个打磨工位01上设有用于对工件进行打磨处理的打磨机。还包括用于控制打磨机活动的动力组件，动力组件包括控制打磨机沿X轴方向对工件进给打磨的第一位移件和调控打磨机在Y轴方向上的第二位移件。

第一位移件包括和第二位移件均包括了伺服电机和丝杆，第二位移件还有和第一位移件中丝杆螺纹连接的连接块，打磨机和第二位移件的丝杆螺纹连接。

打磨单元上还有用于将打磨产生木屑的吸走的吸尘管路，吸尘管路的输入端对应每个打磨机设置，吸尘管路的输出端连接至吸尘机。

控制单元，其用于接收信号反馈、控制打磨单元执行对工件打磨的指令及控制传输带1运输工件到指定的打磨工位01，其包括若干个对应打磨工位01设置的传感器5和PC端。PC端内有PLC控制系统。

限位压机2包括机架21、活动架22和电机一23，电机一23的输出端连接有丝杆一，活动架22上固定有和丝杆一螺纹连接的位移块，电机一23安装于机架21上，机架21上还设有用于活动架22活动连接的导向杆，活动架22上开设有供导向杆贯穿的工位孔，活动架22的端面上设有若干与之转动连接的滚轮24。

一种用于异型工件打磨的加工工艺，如图3所示，步骤包括：图像采集、图像建模、工件运输和夹紧、打磨操作和质量检测。具体如下：

S1、通过采集摄像机4对工件的拍摄，并且拍摄的图片上传至PC端；

该步骤S1中，要通过抓取器3将工件悬空抓取后，再由摄像机对工件的四个端面拍摄，该抓取器3包括支架31、夹持气缸32和旋转电机33，

支架31包括底座和杆体，底座上设有电机二，电机二的输出端连接有丝杆二，杆体垂直于底座上，杆体的底部和丝杆二螺纹连接，旋转电机33连接于杆体上，夹持气缸32通过法兰连接于旋转电机33的输出端上，通过电机二来控制杆体的往复位移，来调节工件和采集摄像机4之间的距离，从而提高采集摄像机4的采集数据的精准度。

采集摄像机4安置于杆体的对立面，以便对夹持气缸32抓取的工件拍摄，在底座上还设有架子，在架子上安装有丝杆三，底座上有连接丝杆三的电机三，丝杆三上螺纹连接有活动板，采集摄像机4连接于活动板上，从而实现采集摄像机4可上下升降调节。

S2、在PC端内对拍摄的图像建模构成模型，模型保存到数据库；

该步骤S2包括如下步骤：

S21、对获取的图像进行三维建模，输出工件的形状、尺寸的信息至数据库；

S22、将获取的信息和数据库内各个工位上打磨机的规格参数对比，若获取的数据和打磨机的参数匹配不上，输出需要打磨机的规格参数，通过人工更换匹配的打磨机；

若获取的数据和对应工位号的打磨机规格参数匹配，对该工位号上的打磨机标记，该标记的打磨机开启处于待机状态。

S3、将工件放置到传输带1上，PC端控制传输带1运输工件至对应的打磨工位01上，经传感器5检测工件进入到打磨工位01上后，PC端控制限位压机2压紧工件；

S4、PC端输出动态指令控制打磨机根据模型的数据对工件打磨。

该步骤S4的步骤如下：

S41、PC端根据模型数据，生成工件的打磨参数；

S42、PC端根据打磨参数模拟指定工位上打磨机的运行动态，将测试工件放置到对应的打磨机内进行模拟打磨，对模拟打磨后的测试工件检测得出精准的打磨参数；

S43、调整打磨过程中运行的参数，开始批量打磨；

参数包括了打磨机转速、驱动打磨机对工件进给打磨的路径和距离、在打磨路径上及打磨的方向。

S5、打磨机对工件完成打磨后，经过传输带1将工件送至检测摄像机的下方，检测摄像机对工件拍摄，并且拍摄的图片上传至PC端，通过PC端对比检测打磨的外形是否合格。

如图5所示，步骤S5包括如下步骤：

S51、通过检测摄像机拍摄获取打磨后工件的图像；

S52、对图像进行二值化处理，并标定图像中每个像素点的坐标值；

S53、根据坐标值对图像进行边缘检测和轮廓提取；

S54、将提取的轮廓与预设的轮廓数据库进行比对，若获取轮廓数据与之匹配，判定为合格，否则判定工件为不合格。

步骤S54中轮廓数据库内分级有三个等级的图库，所述提取的轮廓首先落入到与之匹配的等级，其中一等和二等为合格，三等为不合格；

步骤S54具体步骤如下：

S541、落入二等的工件，PC端输出需要修改的数据，由人工通过数据和手感确定是否对工件采用人工微调性打磨，落入一等结束打磨工序。

S542、落入三等的工件，数据重新传输置步骤2中，以该数据作为新的模型，根据以后精准的打磨参数再次对工件打磨。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行通常的变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种异型工件打磨系统，其特征在于：包括视觉单元、 送料单元、打磨单元、控制单元，

视觉单元，包括采集模块和检测模块，采集模块为用于采集工件的外形和尺寸信息的采集摄像头，检测模块为用于对打磨后的工件拍摄的检测摄像头，

送料单元，其包括用于传输工件的传输带（1）和用于将工件限制在对应位置上的限位压机（2），限位压机（2）置于传输带（1）的上方，限位压机（2）和传输带（1）之间构成用于工件通过的活动路径，

打磨单元，其具有若干个打磨工位（01），各个打磨工位（01）上设有用于对工件进行打磨处理的打磨机，

控制单元，其用于接收信号反馈、控制打磨单元执行对工件打磨的指令及控制传输带（1）运输工件到指定的打磨工位（01），

其包括若干个对应打磨工位（01）设置的传感器（5）和PC端。

2.根据权利要求1所述一种异型工件打磨系统，其特征在于：所述限位压机（2）包括机架（21）、活动架（22）和电机一（23），电机一（23）的输出端连接有丝杆一，活动架（22）上固定有和丝杆一螺纹连接的位移块，电机一（23）安装于机架（21）上，机架（21）上还设有用于活动架（22）活动连接的导向杆，活动架（22）上开设有供导向杆贯穿的工位孔，

所述活动架（22）的端面上设有若干与之转动连接的滚轮（24）。

3.根据权利要求2所述一种异型工件打磨系统，其特征在于：所述打磨单元还包括用于控制打磨机活动的动力组件，动力组件包括控制打磨机沿X轴方向对工件进给打磨的第一位移件和调控打磨机在Y轴方向上的第二位移件，

打磨单元上还有用于将打磨产生木屑的吸走的吸尘管路，吸尘管路的输入端对应每个打磨机设置，吸尘管路的输出端连接至吸尘机。

4.一种适用于权利要求1-3的用于异型工件打磨的加工工艺，其特征在于：包括如下步骤：

S1、通过采集摄像机（4）对工件的拍摄，并且拍摄的图片上传至PC端；

S2、在PC端内对拍摄的图像建模构成模型，模型保存到数据库；

S3、将工件放置到传输带（1）上，PC端控制传输带（1）运输工件至对应的打磨工位（01）上，经传感器（5）检测工件进入到打磨工位（01）上后，PC端控制限位压机（2）压紧工件；

S4、PC端输出动态指令控制打磨机根据模型的数据对工件打磨；

S5、打磨机对工件完成打磨后，经过传输带（1）将工件送至检测摄像机的下方，检测摄像机对工件拍摄，并且拍摄的图片上传至PC端，通过PC端对比检测打磨的外形是否合格。

5.根据权利要是4所述一种用于异型工件打磨的加工工艺，其特征在于：步骤S1中，要通过抓取器（3）将工件悬空抓取后，再由摄像机对工件的四个端面拍摄，该抓取器（3）包括支架（31）、夹持气缸（32）和旋转电机（33），旋转电机（33）连接于支架（31）上，夹持气缸（32）通过法兰连接于旋转电机（33）的输出端上，

支架（31）包括底座和杆体，底座上设有电机二，电机二的输出端连接有丝杆二，杆体垂直于底座上，杆体的底部和丝杆二螺纹连接，所述摄像机安置于杆体的对立面，以便对夹持气缸（32）抓取的工件拍摄。

6.根据权利要是4所述一种用于异型工件打磨的加工工艺，其特征在于：步骤S2包括如下步骤：

S21、对获取的图像进行三维建模，输出工件的形状、尺寸的信息至数据库；

S22、将获取的信息和数据库内各个工位上打磨机的规格参数对比，若获取的数据和打磨机的参数匹配不上，输出需要打磨机的规格参数，通过人工更换匹配的打磨机；

若获取的数据和对应工位号的打磨机规格参数匹配，对该工位号上的打磨机标记，该标记的打磨机开启处于待机状态。

7.根据权利要是4所述一种用于异型工件打磨的加工工艺，其特征在于：步骤S4的步骤如下：

S41、PC 端根据模型数据，生成工件的打磨参数；

S42、PC端根据打磨参数模拟指定工位上打磨机的运行动态，将测试工件放置到对应的打磨机内进行模拟打磨，对模拟打磨后的测试工件检测得出精准的打磨参数；

S43、调整打磨过程中运行的参数，开始批量打磨；

掐参数包括了打磨机转速、驱动打磨机对工件进给打磨的路径和距离、在打磨路径上及打磨的方向。

8.根据权利要是4所述一种用于异型工件打磨的加工工艺，其特征在于：步骤S5包括如下步骤：

S51、通过检测摄像机拍摄获取打磨后工件的图像；

S52、对图像进行二值化处理，并标定图像中每个像素点的坐标值；

S53、根据坐标值对图像进行边缘检测和轮廓提取；

S54、将提取的轮廓与预设的轮廓数据库进行比对，若获取轮廓数据与之匹配，判定为合格，否则判定工件为不合格。

9.根据权利要是8所述一种用于异型工件打磨的加工工艺，其特征在于：步骤S54中轮廓数据库内分级有三个等级的图库，所述提取的轮廓首先落入到与之匹配的等级，其中一等和二等为合格，三等为不合格。

10.根据权利要是9所述一种用于异型工件打磨的加工工艺，其特征在于：步骤S54具体步骤如下：

S541、落入二等的工件，PC端输出需要修改的数据，由人工通过数据对工件再次打磨；

S542、落入三等的工件，数据重新传输置步骤2中，以该数据作为新的模型，根据以后精准的打磨参数再次对工件打磨。