一种基于机器视觉智能去毛刺柔性自动加工系统 |
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| 申请号 | CN201710682296.3 | 申请日 | 2017-08-10 | 公开(公告)号 | CN107378085A | 公开(公告)日 | 2017-11-24 |
| 申请人 | 中科图灵视控(北京)智能科技有限公司; | 发明人 | 施晓明; 陆展; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种基于 机器视觉 智能去毛刺柔性自动加工系统，包括架体和电控箱，所述架体上设有去毛刺模 块 、升降输送模块和扇形识别模块，利用升降输送模块完成 轮毂 的进出系统以及进入待加工 位置 ，然后利用轮毂固定机构完成轮毂的 定心 和 定位 ，再然后利用扇形识别模块对轮毂的待加工区域进行识别，最后利用三坐标运动机构带动去毛刺刀具按照系统根据扇形识别模块的识别结果规划的行刀路径对 轮辐 扇形区域竖直方向的 侧壁 进行去毛刺加工，整个过程全部自动化，能够根据不同轮毂的尺寸和 辐条 形状生成对应的加工路径；而且 切削刀具 与三坐标运动机构之间采用气浮头连接，适用不同高度及厚度的毛刺，同时可以调整去毛刺的加工 力 度，保护非毛刺的光滑面。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种基于机器视觉智能去毛刺柔性自动加工系统，包括设置在壳体(1)内的架体(2)和电控箱(3)，其特征在于：所述架体(2)上设有去毛刺模块、升降输送模块和扇形识别模块，所述壳体(1)上对应所述升降输送模块的上游和下游位置分别开设有进料口和出料口； |
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| 说明书全文 | 一种基于机器视觉智能去毛刺柔性自动加工系统技术领域背景技术[0002] 轮毂，是轮胎内廓支撑轮胎的圆桶形的、中心装在轴上的金属部件，又叫轮圈、钢圈、轱辘、胎铃。在投入市场之前，轮毂需要经过严格的表面处理，例如最常见的烤漆，而在 表面处理之前需要将轮毂表面上的毛刺进行处理，传统的去毛刺方法大都是工人操作手动 的或者半自动的去毛刺工具例如砂轮、砂纸、钢丝轮、钢丝刷等。为了提高轮毂去毛刺的效 率，人们尝试利用机械完成自动去毛刺，中国专利CN102848282A公开了一种全自动轮毂去 毛刺机，其利用机械手进行上下料操作，然后通过上毛刷和下毛刷同时完成轮毂上表面和 下表面的去毛刺，不需要工人手工操作，实现自动化无人生产，减少了生产成本，提高了生 产效率，防止轮毂在人工上下料过程中的磕碰冲击造成料道。 [0003] 但是这种全自动轮毂去毛刺机，它是利用两个分别位于轮毂上方和下方的轴带动钢丝毛刷旋转，但是因为这两个毛刷都与待处理的轮毂平行布置，所以它只能用于对轮毂 平放时上下两个端面进行去毛刺抛光，对于轮辐扇形区域竖直方向的侧壁则无法加工；而 且因为是利用钢丝刷对端面进行去毛刺处理，对不需要进行去毛刺的光滑面反而是额外的 损伤；而且由于现在的轮毂的尺寸和辐条形状都不尽相同，单一的加工方式并不能适用于 所有的轮毂。 发明内容[0004] 为了解决上述现有的轮毂去毛刺设备存在无法处理轮辐扇形区域竖直方向侧壁上的毛刺、容易损伤光滑面和无法适用于各种不同尺寸的轮毂等问题，本发明提供了一种 基于机器视觉智能去毛刺柔性自动加工系统，具体方案如下： [0005] 一种基于机器视觉智能去毛刺柔性自动加工系统，包括设置在壳体内的架体和电控箱，所述架体上设有去毛刺模块、升降输送模块和扇形识别模块，所述壳体上对应所述升 降输送模块的上游和下游位置分别开设有进料口和出料口；所述去毛刺模块包括去毛刺刀 具和轮毂固定机构，所述去毛刺刀具通过三坐标运动机构设于所述架体的上端，所述轮毂 固定机构设于所述架体的底部；所述升降输送模块包括支架，所述轮毂固定机构位于所述 支架中间，所述架体内侧壁设有若干竖直布置的升降导轨，所述支架的侧面设有若干能够 沿所述升降导轨滑动的滑块，所述支架上设有传输轮毂的输送线机构，所述架体的底部设 有能够驱动所述支架沿所述升降导轨上下运动的升降气缸；所述扇形识别模块包括设于所 述架体上方的相机固定梁及设于所述相机固定梁上的工业相机。 [0006] 进一步地，所述三坐标运动机构包括两条水平设于所述架体上端的第一滑轨，两条所述第一滑轨平行布置；两条所述第一滑轨上通过第一滑块滑动连接有第二滑轨，所述 第二滑轨与两条所述第一滑轨均垂直；所述第二滑轨上通过第二滑块设有连接装置，所述 连接装置上设有竖直的第三滑轨，所述去毛刺刀具滑动连接于所述第三滑轨上，所述去毛 刺刀具能够沿所述第三滑轨作竖直方向的运动。 [0007] 进一步地，所述去毛刺刀具包括滑动连接于所述第三滑轨上的工作架，所述工作架上设有气浮头，所述气浮头的下端连接有刀具。 [0008] 进一步地，所述轮毂固定机构包括设于所述架体内底的固定架，所述固定架的上端设有水平布置的固定板，所述固定板上通过轴套穿设有竖直布置的主控轴，所述固定板 下方设有用于驱动所述主控轴旋转的步进电机；所述主控轴的上端设有工作台，所述工作 台四周设有防尘罩板，所述工作台的中间设有导轨电缸，所述导轨电缸的两根输出轴呈 180°布置；所述工作台相对的两侧边垂直向上延伸形成两条平行布置的内撑导轨，所述内 撑导轨的方向与所述导轨电缸的输出轴方向平行，两根所述内撑导轨上滑动连接有两个内 撑架，两个所述内撑架与两根所述内撑导轨均垂直，两个所述内撑架分别连接于所述导轨 电缸两根输出轴上，两个所述内撑架上设有两组朝向相反的内撑爪组；每组所述内撑爪组 包括两个平行布置的内撑爪，每一个所述内撑爪对应的位置上设有一根竖直的轮轴，四个 所述轮轴上分别设有尺寸相同的一个固定轮和三个滚轮。 [0009] 进一步地，所述输送线机构包括两组平行布置于所述支架上的滚筒组，所述滚筒组包括滚筒支架以及设于所述滚筒支架上若干互相传动连接的链轮滚筒，所述支架底部设 有驱动电机，所述支架上设有与所述驱动电机传动连接的驱动轴，所述驱动轴的两端分别 与两侧的所述滚筒组传动连接。 [0010] 进一步地，远离所述升降气缸的滚筒支架上位于所述链轮滚筒的下方设有集料斗；所述壳体的底部设有对应所述集料斗的切屑收集盒，所述壳体上开设有供所述切屑收 集盒置入的开口。 [0011] 进一步地，所述壳体上还设有与所述电控箱电连接的显示屏和操作钮。 [0012] 进一步地，所述壳体外对应所述进料口和所述出料口的位置分别设有入料输送线和出料输送线。 [0013] 进一步地，所述电控箱里设有储存有不同型号轮毂信息的数据库、处理器以及与所述处理器和系统内各部分电连接的控制组件， [0014] 所述处理器包括： [0016] 扇形区域识别模块，所述扇形区域识别模块根据采集到的图片提取出待加工轮毂扇形区域的各项参数，上述参数包括轮辐的个数、扇形区域的个数n以及扇形区域的形状， 所述扇形区域是由n个轮辐平均分配轮毂形成的； [0017] 匹配模块，所述匹配模块用于将提取到的轮毂的各项参数与数据库中存储的轮毂信息进行对比匹配，若匹配成功确定轮毂型号，根据带气门芯凸台的扇形区域确定初始加 工的位置，然后向控制组件发送将待加工轮毂旋转至初始加工位置的指令；若匹配失败则 向控制组件发送将轮毂送出至出料口指令同时向报警模块发出报警指令； [0018] 报警模块，所述报警模块用于发出报警提示信号； [0019] 所述控制组件包括： [0021] 第二控制模块，所述第二控制模块用于控制所述驱动电机的启停，从而能够带动两组滚筒组上的链轮滚筒同时旋转或者停止； [0022] 第三控制模块，所述第三控制模块用于控制所述导轨电缸的伸缩，通过内撑架带动其上的内撑爪实现对轮毂的定位或者解除定位； [0023] 第四控制模块，所述第四控制模块用于控制所述步进电机的启停，从而带动已定位的轮毂旋转一定角度，实现加工位置的调节； [0024] 第五控制模块，所述第五控制模块用于控制所述三坐标运动机构的运动，所述第五控制模块根据数据库中储存的该轮毂的加工参数通过控制组件操作去毛刺刀具完成对 轮毂扇形区域的去毛刺处理，上述的加工参数包括行刀轨迹以及进刀量。 [0025] 进一步地，所述处理器还包括输送线监测模块，所述输送线监测模块包括光电传感器输出装置和光电传感器接收装置，当所述输送线监测模块的信号传输中断时则通过所 述第一控制模块向所述升降气缸下达一个“下降”的指令；所述光电传感器的输出装置和所 述光电传感器接收装置设于两组所述滚筒组的滚筒支架上对应的位置且相对布置，所述光 电传感器与所述滚筒支架中点的距离与待处理的轮毂半径相等。 [0026] 本发明的有益效果在于：本发明提出的一种基于机器视觉智能去毛刺柔性自动加工系统，利用升降输送模块完成轮毂的进出系统以及进入待加工位置，然后利用轮毂固定 机构完成轮毂的定心和定位，再然后利用扇形识别模块对轮毂的待加工区域进行识别，最 后利用三坐标运动机构带动去毛刺刀具按照系统根据扇形识别模块的识别结果规划的行 刀路径对轮辐扇形区域竖直方向的侧壁进行去毛刺加工，整个过程全部自动化，能够根据 不同轮毂的尺寸和辐条形状生成对应的加工路径，适用性强；而且切削刀具与三坐标运动 机构之间采用气浮头连接，适用不同高度及厚度的毛刺，同时可以调整去毛刺的加工力度， 保护非毛刺的光滑面。 附图说明 [0027] 图1.本发明实施例1的立体图， [0028] 图2.本发明实施例1的系统结构示意框图， [0029] 图3.本发明实施例1的内部结构示意图， [0030] 图4.本发明实施例1去毛刺模块的结构示意图， [0031] 图5.本发明实施例1去毛刺刀具的结构立体图， [0032] 图6.本发明实施例1轮毂固定机构的结构立体图， [0033] 图7.本发明实施例1轮毂固定机构的结构示意图， [0034] 图8.本发明实施例1内撑爪组的结构示意图， [0035] 图9.本发明实施例1升降输送模块的结构立体图， [0036] 图10.本发明实施例1升降输送模块的结构侧视图， [0037] 图11.本发明实施例1链轮滚筒的结构示意图， [0038] 图12.本发明实施例2的工作流程图， [0039] 图13.本发明实施例3的立体图， [0040] 图14.本发明实施例3升降输送模块的结构侧视图。 [0041] 附图序号及名称：1、壳体，101、显示屏，102、操作钮，103、切屑收集盒，2、架体，3、电控箱，4、入料输送线，5、出料输送线，6、去毛刺刀具，601、工作架，602、气浮头，603、刀具，7、轮毂固定机构，701、固定架，702、固定板，703、主控轴，704、步进电机，705、防尘罩板， 706、工作台，707、导轨电缸，708、内撑导轨，709、内撑架，710、内撑爪，711、固定轮，712、滚轮，8、三坐标运动机构，801、第一滑轨，802、第一滑块，803、第二滑轨，804、第二滑块，805、第三滑轨，9、支架，901、滚筒支架，902、链轮滚筒，903、驱动电机，904、驱动轴，905、光电传感器的输出装置，906、光电传感器的接收装置，907、集料斗，10、升降导轨，11、滑块，12、升降气缸，13、工业相机，14、固定梁。 具体实施方式[0042] 为详细说明本发明之技术内容、构造特征、所达成目的及功效，以下兹例举实施例并配合附图详予说明。 [0043] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“上端”、“下端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的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 为对本发明保护范围的限制。 [0044] 实施例1 [0045] 请参阅图1至图3所示，本发明提供一种基于机器视觉智能去毛刺柔性自动加工系统，包括设置在壳体1内的架体2和电控箱3，壳体1上还设有与电控箱3电连接的显示屏101 和操作钮102，架体2上设有去毛刺模块、升降输送模块和扇形识别模块，壳体1上对应升降 输送模块的上游和下游位置分别开设有进料口和出料口；壳体1外对应进料口和出料口的 位置分别设有入料输送线4和出料输送线5。 [0046] 如图4所示，去毛刺模块包括去毛刺刀具6和轮毂固定机构7，去毛刺刀具6通过三坐标运动机构8设于架体2的上端，轮毂固定机构7设于架体2的底部； [0047] 如图3所示，升降输送模块包括支架9，轮毂固定机构7位于支架9中间，架体2内侧壁设有若干竖直布置的升降导轨10，支架9的侧面设有若干能够沿升降导轨10滑动的滑块 11，支架9上设有传输轮毂的输送线机构，架体2的底部设有能够驱动支架9沿升降导轨10上 下运动的升降气缸12；扇形识别模块包括设于架体2上方的相机固定梁14及设于相机固定 梁14上的工业相机13。 [0048] 结合图9和图10所示，输送线机构包括两组平行布置于支架9上的滚筒组，滚筒组包括滚筒支架901以及设于滚筒支架901上若干互相传动连接的链轮滚筒902，支架9底部设 有驱动电机903，支架9上设有与驱动电机903传动连接的驱动轴904，驱动轴904的两端分别 与两侧的滚筒组传动连接；输送机构还包括光电传感器，光电传感器的输出装置905和接收 装置906分别设于两组滚筒组的滚筒支架901上对应的位置，光电传感器与滚筒支架901中 点的距离与待处理的轮毂半径相等，当轮毂运行到挡住光电传感器信号传输的位置时，此 时轮毂的中心刚好处于滚筒支架901的中心。 [0049] 如图4和图5所示，三坐标运动机构8包括两条水平设于架体2上端的第一滑轨801，两条第一滑轨801平行布置；两条第一滑轨801上通过第一滑块802滑动连接有第二滑轨 803，第二滑轨803与两条第一滑轨801均垂直；第二滑轨803上通过第二滑块804设有连接装 置，连接装置上设有竖直的第三滑轨805，去毛刺刀具6滑动连接于第三滑轨805上，去毛刺 刀具6能够沿第三滑轨805作竖直方向的运动；去毛刺刀具6包括滑动连接于第三滑轨805上 的工作架601，工作架601上设有气浮头602，气浮头602的下端连接有刀具603。 [0050] 参阅图6和图7，轮毂固定机构7包括设于架体2内底的固定架701，固定架701的上端设有水平布置的固定板702，固定板702上通过轴套穿设有竖直布置的主控轴703，固定板 702下方设有用于驱动主控轴703旋转的步进电机704；主控轴703的上端设有工作台706，工 作台706四周设有防尘罩板705，工作台706的中间设有导轨电缸707，导轨电缸707的两根输 出轴呈180°布置；工作台706相对的两侧边垂直向上延伸形成两条平行布置的内撑导轨 708，内撑导轨708的方向与导轨电缸707的输出轴方向平行，两根内撑导轨708上滑动连接 有两个内撑架709，两个内撑架709与两根内撑导轨均垂直，两个内撑架709分别连接于导轨 电缸707两根输出轴上，两个内撑架709上设有两组朝向相反的内撑爪组；每组内撑爪组包 括两个平行布置的内撑爪710，每一个内撑爪710对应的位置上设有一根竖直的轮轴，四个 轮轴上分别设有尺寸相同的一个固定轮711和三个滚轮712。 [0051] 实施例2 [0052] 实施例2与实施例1的区别在于：进一步地限定了电控箱的结构，具体技术方案如下： [0053] 电控箱3里设有储存有不同型号轮毂信息的数据库、处理器以及与所述处理器和系统内各部分电连接的控制组件， [0054] 处理器包括： [0055] 信号接收模块，用于接收工业相机采集到的图片； [0056] 扇形区域识别模块，轮辐将轮毂分隔成若干个扇形区域，根据采集到的图片，提取出待加工轮毂扇形区域的各项参数，上述参数包括扇形区域的个数n以及形状； [0057] 匹配模块，用于将提取到的轮毂的各项参数与数据库中存储的轮毂信息进行对比匹配，若匹配成功确定轮毂型号，根据带气门芯凸台的扇形区域确定初始加工的位置，然后 向控制组件发送将待加工轮毂旋转至初始加工位置的指令；若匹配失败则向控制组件发送 将轮毂送出至出料口指令同时向报警模块发出报警指令； [0058] 报警模块，用于发出报警提示信号； [0059] 所述控制组件包括： [0060] 第一控制模块，用于控制所述升降气缸12的升降，能够驱动支架9沿升降导轨10上下运动； [0061] 第二控制模块，用于控制驱动电机903的启停，从而能够带动两组滚筒组上的链轮滚筒902同时旋转或者停止； [0062] 第三控制模块，用于控制导轨电缸707的伸缩，通过内撑架709带动其上的内撑爪710实现对轮毂的定位或者解除定位； [0063] 第四控制模块，用于控制步进电机704的启停，从而带动已定位的轮毂旋转一定角度，实现加工位置的调节； [0064] 第五控制模块，用于控制三坐标运动机构8的运动，第五控制模块根据数据库中储存的该轮毂的加工参数通过控制组件操作去毛刺刀具完成对轮毂扇形区域的去毛刺处理， 上述的加工参数包括行刀轨迹以及进刀量。 [0065] 结合图12，本发明的工作流程如下： [0066] 1)首先待处理的轮毂通过入料输送线从进料口进入系统内的升降输送模块上，轮毂在第二控制模块的作用下由进料口至出料口方向水平运动，直到轮毂的边缘挡住光电传 感器输出装置905和光电传感器接收装置906之间的信号传输，输送线监测模块通过第一控 制模块向升降气缸12下达一个“下降”的指令，升降气缸开始带动支架下降； [0067] 2)当轮毂下降到轮毂固定机构的工作台时，第三控制模块向导轨电缸707下达“伸出”指令，此时电缸推动内撑爪从内圈对轮毂进行定位(由于导轨电机推动两边内撑爪的位 移是等量的，所以轮毂定位后其圆心必定与导轨电机的几何中心重合，同时完成对轮毂的 定心和定位)； [0068] 3)然后工业相机对轮毂进行拍照，并将拍照结果传输至扇形区域识别模块，从而提取出轮毂扇形区域的个数n、形状以及其他相关尺寸，匹配模块将该轮毂的各项尺寸与数 据库中存储的轮毂信息进行对比匹配， [0069] 若匹配成功则进行步骤31-35，若匹配不成功则直接进行步骤4： [0070] 31)根据带气门芯凸台的扇区确定初始加工的位置，然后通过第四控制模块带动主控轴旋转将待加工轮毂运动至初始加工位置； [0072] 33)第四控制模块带动主控轴旋转将待加工轮毂旋转 度，经过工业相机的校验确定第二个扇区与加工位置重合之后，重复步骤32进而完成第二个扇区的去毛刺需要特 别说明的是，随着主控轴带动轮毂旋转一定角度，处理器内加工数模图也要转动对应的角 度，以完成对带气门芯凸台的扇区进行加工。 [0073] 34)重复多次32和33的步骤(次数取决于轮辐的数量)，完成整个轮毂所有扇区的去毛刺加工。 [0074] 35)工业相机对全部扇区处理完成后的轮毂进行拍照，并通过图像数字转换器将拍照结果传输至处理器，符合加工标准则直接进行步骤4，比对后不符合加工标准则将其结 果传送至储存元件内记录后再进行步骤4。 [0075] 4加工完成之后待输出的轮毂，首先通过第三控制模块解除对轮毂的限位，然后通过第一控制模块将轮毂上升至与出料输送线相同的高度，最后通过第二控制模块将轮毂输 送到出料输送线上。 [0076] 实施例3 [0077] 请参阅图13和图14所示，实施例3与实施例1的区别在于：如图14所示，远离升降气缸12的滚筒支架901上位于链轮滚筒902的下方设有集料斗907；壳体1的底部设有对应集料 斗907的切屑收集盒103，壳体1上开设有供所述切屑收集盒103置入的开口，随着不断地进 行轮毂去毛刺的加工，加工残屑通过集料斗进入切屑收集盒，当积累一定量的切屑后可以 像使用抽屉一样直接抽出切屑收集盒，将其内的加工残屑进行集中处理。 |
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