CN209014965U - 一种基于机器视觉引导的智能打磨系统 - Google Patents

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朱凤银
范岐
徐少峰
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Abstract

本实用新型公开了一种基于机器视觉引导的智能打磨系统,涉及机器视觉领域,该系统采用三轴运动平台为打磨头提供三轴方向的移动功能,利用打磨平台中的三个电机带动打磨头绕着三个旋转轴旋转提供三轴方向的转动功能,使得打磨头总共可以有六轴运动功能,该系统利用设置在平口钳正上方的相机可以拍摄待打磨器件的图像,PLC系统根据相机拍摄的图像可以对打磨头进行基于机器视觉的运动引导,同时控制打磨头对待打磨器件精心自动打磨,实现全自动打磨,提高了打磨效率和打磨品质。

Description

一种基于机器视觉引导的智能打磨系统
技术领域
本实用新型涉及机器视觉领域,尤其是一种基于机器视觉引导的智能打磨系统。
背景技术
在各类器件的生产过程中,为了使器件具有较好的握持感觉或视觉效果,通常需要对器件表面进行打磨以求获得光滑、细致的表面。目前行业通用的解决方案主要有两种,一种是全手动打磨,另一种是利用简易的设备进行直角边打磨、人工进行圆弧角的打磨,无论采用上述哪种作业方法,都存在打磨效率低和打磨品质不可控的问题。
实用新型内容
本发明人针对上述问题及技术需求,提出了一种基于机器视觉引导的智能打磨系统,该系统可以实现对器件的全自动打磨,提高了打磨效率和打磨品质。
本实用新型的技术方案如下:
一种基于机器视觉引导的智能打磨系统,包括待打磨器件,该系统包括工作台、三轴运动平台、打磨平台、平口钳、相机支架、相机、环形光源、保护罩、PLC系统以及触摸屏;
三轴运动平台固定在工作台上,打磨平台固定在三轴运动平台上,PLC系统连接并控制三轴运动平台带动打磨平台沿着X轴、Y轴、Z轴方向运动,X轴和Y轴位于水平方向,Z轴位于竖直方向;工作台上沿着Y轴方向还依次固定有平口钳、相机支架和保护罩,平口钳用于夹持待打磨器件,平口钳下方的工作台上开设有通孔,相机支架上固定有相机和环形光源,相机竖直向下设置,环形光源沿着水平方向设置且位于相机的下方,相机的轴位于环形光源的中心且正对平口钳夹持的待打磨器件;工作台在保护罩处还固定有触摸屏,PLC系统分别连接相机、环形光源和触摸屏;
打磨平台包括固定基座、旋转基座和安装座,打磨平台通过固定基座的侧面固定在三轴运动平台上,固定基座的上表面固定有伺服电机和第一皮带传动结构,第一皮带传动结构沿水平方向设置且第一皮带传动结构中的主动轴和从动轴均沿着竖直方向,伺服电机的电机轴连接第一皮带传动结构中的主动轴,第一皮带传动结构中的从动轴穿过固定基座并连接安装在固定基座的下表面的旋转基座,伺服电机通过第一皮带传动结构带动旋转基座绕着第一皮带传动结构中的从动轴转动;固定基座上还设置有第一原点开关,第一原点开关沿着竖直方向设置并穿过固定基座朝向旋转基座;旋转基座的上方连接第一皮带传动结构中的从动轴、下方开口,旋转基座的侧边固定有第二皮带传动结构,第二皮带传动结构沿竖直方向设置且第二皮带传动结构中的主动轴和从动轴均沿着水平方向,旋转基座上固定有步进电机,步进电机的电机轴连接第二皮带传动结构中的主动轴,第二皮带传动结构中的从动轴连接设置在旋转基座的下方开口处的安装座,步进电机通过第二皮带传动结构带动安装座绕着第二皮带传动结构中的从动轴转动;旋转基座上还安装有第二原点开关,第二原点开关沿着水平方向设置并正对安装座;安装座上固定有打磨电机和打磨头,打磨电机的电机轴垂直于第二皮带传动结构中的从动轴并穿透安装座连接打磨头,打磨头朝向平口钳夹持的待打磨器件;PLC系统连接并控制伺服电机、步进电机和打磨电机,PLC系统还连接第一原点开关和第二原点开关。
其进一步的技术方案为,固定基座和旋转基座的侧边在对应位置处分别安装有限位块,两个限位块分别开设有限位孔,固定基座上的限位块的限位孔中设置有限位插销,限位插销插入旋转基座上的限位块的限位孔中时对旋转基座进行限位。
本实用新型的有益技术效果是:
本申请公开了一种基于机器视觉引导的智能打磨系统,轴运动平台为打磨头提供了三轴方向的移动功能,打磨平台中的三个电机可以带动打磨头绕着三个旋转轴旋转,使得打磨头总共可以有六轴运动功能,该系统利用设置在平口钳正上方的相机可以拍摄待打磨器件的图像,PLC系统根据相机拍摄的图像可以对打磨头进行基于机器视觉的运动引导,同时控制打磨头对待打磨器件精心自动打磨,实现全自动打磨,提高了打磨效率和打磨品质。
附图说明
图1是本申请公开的智能打磨系统的结构图。
图2是本申请公开的智能打磨系统的另一个角度的部分结构图。
图3是本申请公开的智能打磨系统中的三轴运动平台的结构图。
图4是本申请公开的智能打磨系统中的打磨平台的结构图。
图5是本申请公开的智能打磨系统中的相机和环形光源部分的结构图。
图6是本申请公开的智能打磨系统中的电气控制图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步说明。
本申请公开了一种基于机器视觉引导的智能打磨系统,请参考图1和2,该系统包括工作台1、三轴运动平台2、打磨平台3、平口钳4、相机支架5、相机6、环形光源7、保护罩8、PLC系统以及触摸屏9,图2为了清晰展示,去除了相机支架5、相机6、环形光源7和保护罩8,本申请中的PLC系统为现有市售的任意一款PLC系统,图1和2中均未示出。三轴运动平台2固定在工作台1上,请参考图3示出了三轴运动平台2的结构,本申请中的三轴运动平台2利用三组坦克链构成,该结构是较为常用的三轴运动平台的结构,本申请不详细展开说明。
请参考图4示出的打磨平台3的结构图,打磨平台3包括固定基座31、旋转基座32和安装座33。固定基座31的上表面固定有伺服电机34和第一皮带传动结构35,第一皮带传动结构35包括两个皮带轮和套在两个皮带轮上的张紧的皮带,直径较小的皮带轮套设在第一皮带传动结构35的主动轴上,直径较大的皮带轮套设在第一皮带传动结构35的从动轴上,第一皮带传动结构35沿水平方向设置,使得第一皮带传动结构35中的主动轴和从动轴均沿着竖直方向。伺服电机34竖直向下设置且伺服电机34的电机轴连接第一皮带传动结构35的主动轴。旋转基座32设置在固定基座31的下表面,第一皮带传动结构35中的从动轴穿过固定基座31并连接旋转基座32,伺服电机34通过第一皮带传动结构35带动旋转基座32绕着第一皮带传动结构35中的从动轴转动。固定基座31上还设置有第一原点开关36,第一原点开关36沿着竖直方向设置并穿过固定基座31朝向旋转基座32,第一原点开关36可以是光电管、光电开关、码盘之类的传感器,主要用于为旋转基座32的旋转轴提供原点。
旋转基座32呈半包围框架结构,其上方连接第一皮带传动结构35中的从动轴、下方开口。旋转基座32的侧边固定有第二皮带传动结构37,第二皮带传动结构37包括两个皮带轮和套在两个皮带轮上的张紧的皮带,直径较小的皮带轮套设在第二皮带传动结构37的主动轴上,直径较大的皮带轮套设在第二皮带传动结构37的从动轴上,第二皮带传动结构37沿竖直方向设置,使得第二皮带传动结构37中的主动轴和从动轴均沿着水平方向。旋转基座32上固定有步进电机38,步进电机38的电机轴水平设置且连接第二皮带传动结构37中的主动轴。安装座33设置在旋转基座32的下方开口处,第二皮带传动结构37中的从动轴连接安装座33,步进电机38通过第二皮带传动结构37带动安装座33绕着第二皮带传动结构37中的从动轴转动。同样的,旋转基座32上还安装有第二原点开关39,第二原点开关39的实现方式与第一原点开关36类似,第二原点开关39沿着水平方向设置并正对安装座33,第二原点开关39用于为安装座33的旋转轴提供原点。
安装座33上固定有打磨电机310和打磨头311,打磨电机310的电机轴垂直于第二皮带传动结构37中的从动轴并穿透安装座33连接打磨头311,打磨电机310带动打磨头311绕着其电机轴转动。PLC系统连接并控制打磨平台3中的伺服电机34、步进电机38和打磨电机310,PLC系统还连接第一原点开关36和第二原点开关39。
可选的,固定基座31和旋转基座32的侧边在对应位置处分别安装有限位块312和313,两个限位块312和313分别开设有限位孔,固定基座31上的限位块312的限位孔中设置有限位插销,限位插销插入旋转基座32上的限位块313的限位孔中时可以对旋转基座32进行限位,使旋转基座32停止旋转。
打磨平台3安装在三轴运动平台2上,具体的,打磨平台3通过固定基座31的侧面固定在三轴运动平台2的底座21上,PLC系统连接并控制三轴运动平台2带动打磨平台3沿着X轴、Y轴、Z轴方向移动,X轴和Y轴位于水平方向,Z轴位于竖直方向,如图1-3中分别示出了本申请中的三轴方向。而如上所述,整个打磨平台3实际还可以提供三轴的转动功能,因此在本申请中,打磨头311实际具有6轴运动功能。
如图1所示,工作台1上从三轴运动平台2开始沿着Y轴方向还依次固定有平口钳4、相机支架5和保护罩8。平口钳4用于夹持待打磨器件,平口钳4下方的工作台1上开设有通孔,如图1和2所示,方便打磨过程中清理打磨产生的碎屑。相机支架5上固定有相机6和环形光源7,请参考图5。相机6竖直向下设置,环形光源7沿着水平方向设置且位于相机6的下方,相机6的轴位于环形光源7的中心,相机6位于平口钳4的正上方,相机6的轴正对平口钳4夹持的待打磨器件,PLC系统分别连接相机6和环形光源7。该系统的电气控制图请参考图6。保护罩8用于避免打磨过程中的碎屑飞溅、保证操作安全。工作台1在保护罩8处还固定有触摸屏9,PLC系统还连接触摸屏9,操作人员可以通过触摸屏9进行打磨控制。本申请公开的智能打磨系统在工作时,PLC系统通过相机6获取平口钳4夹持的待打磨器件的姿态、大小、形状等参数,环形光源7为相机6提供良好的拍摄效果,PLC系统控制三轴运动平台2带动打磨平台3进行三轴运动移动至平口钳4处,PLC系统再控制打磨平台3进行三轴转动调整打磨头311的朝向使其朝向平口钳4夹持的待打磨器件,然后控制打磨头311进行自动打磨,且打磨过程中可以不断调整打磨头311的姿态和各项打磨参数。
以上所述的仅是本申请的优选实施方式,本实用新型不限于以上实施例。可以理解,本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化,均应认为包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种基于机器视觉引导的智能打磨系统,包括待打磨器件,其特征在于,所述系统包括工作台、三轴运动平台、打磨平台、平口钳、相机支架、相机、环形光源、保护罩、PLC系统以及触摸屏;
所述三轴运动平台固定在所述工作台上,所述打磨平台固定在所述三轴运动平台上,所述PLC系统连接并控制所述三轴运动平台带动所述打磨平台沿着X轴、Y轴、Z轴方向运动,X轴和Y轴位于水平方向,Z轴位于竖直方向;所述工作台上沿着Y轴方向还依次固定有所述平口钳、所述相机支架和所述保护罩,所述平口钳用于夹持所述待打磨器件,所述平口钳下方的所述工作台上开设有通孔,所述相机支架上固定有所述相机和所述环形光源,所述相机竖直向下设置,所述环形光源沿着水平方向设置且位于所述相机的下方,所述相机的轴位于所述环形光源的中心且正对所述平口钳夹持的所述待打磨器件;所述工作台在所述保护罩处还固定有所述触摸屏,所述PLC系统分别连接所述相机、所述环形光源和所述触摸屏;
所述打磨平台包括固定基座、旋转基座和安装座,所述打磨平台通过所述固定基座的侧面固定在所述三轴运动平台上,所述固定基座的上表面固定有伺服电机和第一皮带传动结构,所述第一皮带传动结构沿水平方向设置且所述第一皮带传动结构中的主动轴和从动轴均沿着竖直方向,所述伺服电机的电机轴连接所述第一皮带传动结构中的主动轴,所述第一皮带传动结构中的从动轴穿过所述固定基座并连接安装在所述固定基座的下表面的旋转基座,所述伺服电机通过所述第一皮带传动结构带动所述旋转基座绕着所述第一皮带传动结构中的从动轴转动;所述固定基座上还设置有第一原点开关,所述第一原点开关沿着竖直方向设置并穿过所述固定基座朝向所述旋转基座;所述旋转基座的上方连接所述第一皮带传动结构中的从动轴、下方开口,所述旋转基座的侧边固定有第二皮带传动结构,所述第二皮带传动结构沿竖直方向设置且所述第二皮带传动结构中的主动轴和从动轴均沿着水平方向,所述旋转基座上固定有步进电机,所述步进电机的电机轴连接所述第二皮带传动结构中的主动轴,所述第二皮带传动结构中的从动轴连接设置在所述旋转基座的下方开口处的所述安装座,所述步进电机通过所述第二皮带传动结构带动所述安装座绕着所述第二皮带传动结构中的从动轴转动;所述旋转基座上还安装有第二原点开关,所述第二原点开关沿着水平方向设置并正对所述安装座;所述安装座上固定有打磨电机和打磨头,所述打磨电机的电机轴垂直于所述第二皮带传动结构中的从动轴并穿透所述安装座连接所述打磨头,所述打磨头朝向所述平口钳夹持的所述待打磨器件;所述PLC系统连接并控制所述伺服电机、步进电机和打磨电机,所述PLC系统还连接所述第一原点开关和所述第二原点开关。
2.根据权利要求1所述的智能打磨系统,其特征在于,所述固定基座和所述旋转基座的侧边在对应位置处分别安装有限位块,两个所述限位块分别开设有限位孔,所述固定基座上的限位块的限位孔中设置有限位插销,所述限位插销插入所述旋转基座上的限位块的限位孔中时对所述旋转基座进行限位。
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