專利名稱：Cnc機(jī)床的機(jī)器視覺刀具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種CNC機(jī)床的機(jī)器視覺刀具，屬于測試和計量技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
CNC加工生產(chǎn)過程中，需要對產(chǎn)品進(jìn)行檢測，檢查其加工工藝是否有遺漏或測量零 件尺寸是否符合圖紙，以確認(rèn)產(chǎn)品符合工業(yè)要求和標(biāo)準(zhǔn)。目前，產(chǎn)品檢測大都事后通過人工 或機(jī)械裝置來進(jìn)行。人工檢測由于檢測人員的疲勞疏忽等原因會造成漏檢。機(jī)械裝置則因 為有機(jī)械接觸，會破壞或損傷產(chǎn)品。同時對于待檢測零件上的一些微小缺陷，例如砂眼，針 孔等細(xì)小缺陷。這些細(xì)小的缺陷不容易被人工和機(jī)械檢測檢出。由于現(xiàn)有檢測方法過程復(fù) 雜和耗人耗時，產(chǎn)品檢測只能抽檢，不能夠全檢，存在質(zhì)量隱患。一些需要多工序加工過程 的零件，質(zhì)量問題在前面工序沒有能及時檢測出來，經(jīng)過很多加工后到最后才發(fā)現(xiàn)是不合 格品，造成極大的浪費。發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的本發(fā)明提出一種CNC機(jī)床的機(jī)器視覺刀具，能夠根據(jù)加工圖紙在線高 效的檢查、測量被加工零件，并且保持穩(wěn)定的檢測質(zhì)量。
技術(shù)方案本發(fā)明米用的技術(shù)方案為一種CNC機(jī)床的機(jī)器視覺刀具,包括與CNC機(jī) 床控制PLC雙向通信的人機(jī)接口，與人機(jī)接口無線通信的嵌入式視覺機(jī)；所述嵌入式視覺 機(jī)符合CNC機(jī)床刀具標(biāo)準(zhǔn)，包括獲取零件圖像的圖像傳感器，提供照明光的攝像光源，接受 主處理器指令控制鋰電池充放電的電源控制器，用于無線通信的無線收發(fā)器，控制攝像光 源、電源控制器并與圖像傳感器和無線收發(fā)器雙向通信的主處理器，為嵌入式視覺機(jī)供電 的鋰電池。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述主處理器采用低功耗、具有128KB以上的數(shù)據(jù)存 儲空間、處理速度100MIPS以上的微控制器。所述無線收發(fā)器采用工作在2. 4GHz的無線收 發(fā)芯片。
有益效果本發(fā)明使用符合CNC機(jī)床刀具標(biāo)準(zhǔn)的圖像識別裝置，來檢測零件質(zhì)量， 在不接觸零件的情況下能夠保持長時間高效的檢測動作。尤其對于零件表面存在的細(xì)小缺 陷，本發(fā)明能夠更加快速高效穩(wěn)定的檢出。


圖1為本發(fā)明一種CNC機(jī)床的機(jī)器視覺刀具的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明中嵌入式視覺機(jī)的主視圖；圖3為本發(fā)明中嵌入式視覺機(jī)的左視圖；圖4為本發(fā)明中嵌入式視覺機(jī)的后視圖；圖5為本發(fā)明中嵌入式視覺機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和具體實施例，進(jìn)一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解這些實施例僅用于說明 本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對本發(fā)明的各 種等價形式的修改均落于本申請所附權(quán)利要求所限定的范圍。
如圖1所示本發(fā)明機(jī)器視覺刀具包括兩個部分嵌入式視覺機(jī)，以及可以與嵌入 式視覺機(jī)進(jìn)行無線通信的人機(jī)接口。其中人機(jī)接口采用嵌入式設(shè)備，并與CNC機(jī)床建立無 線通信聯(lián)系。人機(jī)接口具有鍵盤和顯示界面，實現(xiàn)人機(jī)交互，還具有無線通信模塊，以及與 CNC機(jī)床控制PLC通信的擴(kuò)展接口。人機(jī)接口通過工作在2. 4GHz的無線通信模塊與嵌入式 視覺機(jī)實現(xiàn)無線通信，通過擴(kuò)展接口與CNC機(jī)床控制PLC通信。通過在平板電腦上編制應(yīng) 用程序，實現(xiàn)以下功能1、接收CNC機(jī)床控制PLC的指令，通過無線通信模塊將指令傳送至嵌入式視覺機(jī)。
2、可以手動配置嵌入式視覺機(jī)參數(shù)，遠(yuǎn)程更改嵌入式視覺機(jī)的工作模式、檢驗或 檢查方法等。
3、接收嵌入式視覺機(jī)的工作結(jié)果，通過與PLC通信反饋零件加工狀況，以便CNC機(jī) 床進(jìn)行下一步驟操作。
4、實時顯示工作狀態(tài)。
一個復(fù)雜零件的加工需要多道工序，也需要使用不同的刀具，為此在CNC機(jī)床中 配置了一個刀具庫，將需要的刀具編號后預(yù)先存放在刀庫。機(jī)床的動作受PLC控制，PLC內(nèi) 的程序根據(jù)零件的加工要求編制，當(dāng)完成一道工序后，機(jī)床自動換刀進(jìn)行下一道工序加工。
嵌入式視覺機(jī)符合CNC機(jī)床刀具標(biāo)準(zhǔn)，能夠安裝在刀具庫內(nèi)。如圖2主視圖所示， 嵌入式視覺機(jī)外部采用鋁合金外殼，其主視圖的中央位置安裝有圖象傳感器1，外側(cè)圓環(huán)內(nèi) 為視覺檢查所需要的攝像光源2。圖3左視圖中圓桿用于裝入刀柄和襯套內(nèi)的安裝桿4。 圖4后視圖中充電接點3，當(dāng)內(nèi)部鋰電池功率下降時，可卸下嵌入式視覺機(jī)，使用專用充電 裝置通過充電接點3給鋰電池充電。
刀具結(jié)構(gòu)的內(nèi)部安裝鋰電池和視覺處理電路。所述嵌入式視覺機(jī)符合CNC機(jī)床刀 具標(biāo)準(zhǔn)，包括獲取零件圖像的圖像傳感器，提供照明光的攝像光源，接受主處理器指令控制 鋰電池充放電的電源控制器，用于無線通信的無線收發(fā)器，控制攝像光源、電源控制器并與 圖像傳感器和無線收發(fā)器雙向通信的主處理器，為嵌入式視覺機(jī)供電的鋰電池。
鋰電池的容量不小于1500mAh，其直接對主處理器和無線收發(fā)器供電，維持兩者的 值班功率需求。同時鋰電池通過電源控制器向圖像傳感器I和攝像光源2供電。
電源控制器可通過充電觸點3連接外部電源。在主處理器的控制下，電源控制器 控制鋰電池的充放電。當(dāng)嵌入式視覺機(jī)開始工作時，電源控制器才會向圖像傳感器和攝像 光源供電。在充電觸點3插入外部電源時，電源控制器對鋰電池的充電電流和電壓進(jìn)行控 制。
攝像光源2由排列成環(huán)形的LED燈珠組成，環(huán)形的中心位置安裝有圖像傳感器1， 如圖2所示。當(dāng)嵌入式視覺機(jī)開始工作時，由主處理器控制攝像光源和圖像傳感器對準(zhǔn)待 檢測零件獲取圖像。圖像傳感器是獲取零件圖像的部件，采用CMOS圖像傳感器。主處理器 可配置圖像傳感器的寄存器，對獲取的圖像進(jìn)行自動增益控制、白平衡、GAMMA校正、輸出格 式、輸出窗口圖像等各參數(shù)的設(shè)定。圖像傳感器I輸出信號由平行數(shù)據(jù)總線、點同步、行同步、巾貞同步組成，直接連接到主處理器的專用接口。
無線收發(fā)器采用工作在2. 4GHz的CC2500芯片，該芯片與主處理器通過一個串行 總線連接，實現(xiàn)主處理器與遠(yuǎn)端人機(jī)接口的雙向無線通信。無線收發(fā)器的天線設(shè)計在PCB 板內(nèi)，嵌入式視覺機(jī)的鋁合金外殼上開設(shè)有與天線相對應(yīng)的天線輻射口 5，給電磁波提供輻 射通道。
主處理器是嵌入式視覺機(jī)的核心，采用STM32F4控制器芯片，配置有192KByte SRAM,主頻168MHz，多個DMA通道，具有DSP指令和浮點運算單元。內(nèi)部嵌入式應(yīng)用程序?qū)?完成以下工作A、系統(tǒng)上電后完成主處理器內(nèi)部初始化配置，無線通信配置。建立與人機(jī)接口的無線 通信聯(lián)系，獲取人機(jī)接口單元的配置參數(shù)，建立應(yīng)用初始化環(huán)境。
B、關(guān)閉攝像光源2、圖像傳感器1、無線收發(fā)器轉(zhuǎn)入接收模式，主處理器轉(zhuǎn)入低功 耗模式，等待無線通信接收到中斷信息時，才被喚醒。
C、當(dāng)CNC機(jī)床完成零件加工后，發(fā)出換用嵌入式視覺機(jī)進(jìn)行加工檢查和檢驗指 令，人機(jī)接口通過無線通信喚醒嵌入式視覺機(jī)。同時CNC機(jī)床從刀具庫中取出嵌入式視覺 機(jī)。
D、主處理器控制電源控制器向圖像傳感器I供電，配置圖像傳感器的各個寄存 器，同時CNC機(jī)床將嵌入式視覺機(jī)運送到預(yù)先設(shè)定位置。
E、主處理器打開攝像光源2，獲取零件圖像，圖像數(shù)據(jù)經(jīng)主處理器的DMA通道存放 在SRAM中。圖像數(shù)據(jù)獲取后關(guān)閉攝像光源2。
F、主處理器調(diào)用設(shè)計圖紙和預(yù)存加工數(shù)據(jù)與獲取的零件圖像進(jìn)行匹配運算。
G、當(dāng)加工結(jié)果符合圖紙和參數(shù)要求時，主處理器經(jīng)無線通信發(fā)送加工合格信號， 人機(jī)接口將該信號和電池容量反饋給CNC機(jī)床，并顯示加工完成；PLC控制CNC機(jī)床將嵌入 式視覺機(jī)放回刀具庫；主處理器控制電源控制器關(guān)閉圖像傳感器1，無線收發(fā)器轉(zhuǎn)入接收 模式，將主處理器轉(zhuǎn)入低功耗模式，等待下一次通信喚醒。
H、當(dāng)加工不符合要求時，主處理器向人機(jī)接口發(fā)送不合格信號，由人機(jī)接口發(fā)出 報警信號和狀態(tài)，等待人工干預(yù)；主處理器將整機(jī)轉(zhuǎn)入低功耗模式。
權(quán)利要求
1.CNC機(jī)床的機(jī)器視覺刀具，其特征在于，包括與CNC機(jī)床控制PLC雙向通信的人機(jī)接口，與人機(jī)接口無線通信的嵌入式視覺機(jī)；所述嵌入式視覺機(jī)符合CNC機(jī)床刀具標(biāo)準(zhǔn)，包括獲取零件圖像的圖像傳感器，提供照明光的攝像光源，接受主處理器指令控制鋰電池充放電的電源控制器，用于無線通信的無線收發(fā)器，控制攝像光源、電源控制器并與圖像傳感器和無線收發(fā)器雙向通信的主處理器， 為嵌入式視覺機(jī)供電的鋰電池。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CNC機(jī)床的機(jī)器視覺刀具，其特征在于，所述主處理器采用低功耗、具有128KB以上的數(shù)據(jù)存儲空間、處理速度100MIPS以上的微控制器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的CNC機(jī)床的機(jī)器視覺刀具，其特征在于，所述無線收發(fā)器采用工作在2. 4GHz的無線收發(fā)芯片。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種CNC機(jī)床的機(jī)器視覺刀具，其使用符合CNC機(jī)床刀具標(biāo)準(zhǔn)的圖像識別裝置，來檢測零件質(zhì)量，在不接觸零件的情況下能夠保持長時間高效的檢測動作。尤其對于零件表面存在的細(xì)小缺陷，本發(fā)明能夠更加快速高效穩(wěn)定的檢出。
文檔編號B23Q17/24GK103056727SQ201310011549
公開日2013年4月24日 申請日期2013年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月14日
發(fā)明者周斌, 余放, 雷鋒 申請人:南京格蕾飛信息技術(shù)有限公司