一种基于视觉控制的磨边装置及方法制造方法及图纸

技术编号:13289503 阅读:95 留言:0更新日期:2016-07-09 04:36
本发明专利技术公开了一种基于视觉控制的磨边装置及方法,其利用传送单元传送待磨边的工件;利用视觉控制单元的图像采集模块采集待磨边工件的图像数据,并将图像数据传送至图像处理模块中,图像处理模块基于图像数据获得反映工件边缘的轮廓特征,并根据轮廓特征获得数控系统加工用G代码;最后利用磨边单元在控制系统的控制下根据G代码对待磨边工件进行高效磨边。本发明专利技术采用视觉控制的方式,实现餐具盘边缘的自动化磨削,且利用位于不同工位的视觉控制单元与磨边单元,实现餐具轮廓图像的高精度获取及餐具边缘的高精度磨削,具有磨边精度高,效率高,操作简单,维护方便等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于自动化磨边
,更具体地,涉及一种基于视觉控制的磨边装置及方法
技术介绍
餐盘作为生活中的常用器具,其在生产过程中需进行磨边处理。目前,餐盘磨边处理方法主要分为两类:人工手动磨边和自动化磨边,其中自动化磨边处理由于自动化程度高、效率高等优点得到广泛的应用。现有技术中自动化磨边处理的方案大部分用于玻璃制品的磨边,其主要可以归纳为以下几类:1)通过靠模(也称靠模仿形机)控制被磨削产品形状:利用产品模板定位,磨削异形玻璃各边,在靠模仿形机中,工件旋转轴使用三相交流电机通过传动装置带动夹紧在该轴上的工件旋转,并通过靠模机构与作直线运动的磨头进给轴之间实现联动,实现磨头对工件周边的磨削加工。该靠模加工方式在加工产品前需要制作专门的产品模板,当生产品种较多时,模板制作与管理费用高、更换费时费力。2)基于恒力矩自适应磨边或者模糊PID控制磨边速度:即PID参数Kp、Ti和Td在线自整定的模糊PID控制方法。而该方法只能加工部分特定外形特征的工件,对于外形较小且长宽比较大的制品来说,难以在拐角处实现快速、及时的跟踪,从而导致磨边不够均匀或者磨不到,故该类磨边方法及装置难以满足复杂多样的异形边制品的磨边要求,而对于外形较大的制品,虽能满足磨边精度上的要求,但耗时较长、磨边效率低。3)采用AUTOCAD绘制被加工制品的图形以DXF文件格式的形式保存,然后将CAD坐标系中的坐标转换成工件坐标系下,最终生成G代码,实现数控磨边。但该方法对被加工制品的装夹定位有很高要求,须保持准确的坐标定位,然而复杂严格的定位会对生产效率产生很大的制约,该方法不适合大批量生产。4)利用固定安装在一起的磨边机构和相机,实现玻璃产品的磨边:例如,CN201520216408.2公开的一种自动化的玻璃磨边加工中心,其通过红外线发射器发射红外线到工件上,并利用扫描器感应工件轮廓上的红外线定位点,以此生成加工轮廓并获得加工轨迹,主轴机构根据加工轨迹进行加工;再如,CN201420470616.0公开的一种显示玻璃基板磨边机,其通过视觉影像攫取镜头攫取玻璃基板上的定位点,根据攫取定位点的坐标编制加工磨边的基准路线,砂轮和承载治具沿加工基准路线进行磨边工作。然而,上述磨边方法相机和磨边设备装配在一起,磨边时产生的粉末状飞屑,在长期积累下会黏附在相机的镜头表面,严重影响成像的质量,而且粉尘也会对相机产生很大的损坏。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求,本专利技术提供了一种基于视觉控制的磨边装置及方法,其中采用视觉控制的方式,实现餐具盘边缘的自动化磨削,以去除因固化成型产生的边缘毛刺,且利用视觉控制单元实现餐具轮廓图像的高精度获取,并利用磨边单元实现餐具边缘的高精度磨削,其中视觉控制单元与磨边单元位于不同的加工工位,相对独立设计,可有效提高工业相机的使用寿命和使用精度,可解决现有技术存在的磨边时产生的粉末状飞屑影响相机图像采集以及对相机造成的损坏,可有效保证磨边精度及质量。为实现上述目的,按照本专利技术的一个方面,提出了一种基于视觉控制的磨边装置,该装置包括传送单元、视觉控制单元和磨边单元,所述视觉控制单元和磨边单元设置在所述传送单元的上方,并分别位于磨削等待工位和磨削工位,其中:所述传送单元用于传送待磨边的工件;所述视觉控制单元包括图像采集模块、图像处理模块和LED照明模块,所述图像采集模块用于采集待磨边工件的图像数据,并将图像数据传送至图像处理模块中,所述图像处理模块基于所述图像数据获得反映工件边缘的轮廓特征,并根据轮廓特征获得数控系统加工用G代码,所述LED照明模块安装于所述图像采集模块的上方,并为其提供照明;所述磨边单元在控制系统的控制下根据所述G代码对待磨边工件进行磨边。作为进一步优选的,所述传送单元优选为同步齿形带,所述图像采集模块优选为CMOS相机,所述图像采集模块的一侧设有防尘单元。作为进一步优选的,所述CMOS相机镜头的具体参数如下:焦距f为6mm-9.6mm,视场角为46.4°-67.5°,光圈值F<4.74。作为进一步优选的,所述CMOS相机的图像传感器的靶面尺寸为6.4mm×4.8mm,并且其镜头的成像尺寸也为6.4mm×4.8mm;所述CMOS相机距离所述待磨边工件的距离为500mm-600mm。作为进一步优选的,所述工件为餐盘,所述LED照明装置采用LED阵列光源,该光源为发射波长为860nm的近红外光。作为进一步优选的,所述磨边单元包括机架、夹持与动力机构和磨边机构,其中所述夹持与动力机构设于所述机架的中部,其用于夹持待磨削的工件,并带动工件旋转;所述磨边机构为两组,其安装在所述机架上,并对称分布在所述夹持与动力机构的两侧,以对所述工件的边缘进行磨边。作为进一步优选的,所述磨边机构包括进给电机、旋转电机和磨头,所述磨头在所述进给电机和旋转电机的驱动下,实现水平移动和旋转。按照本专利技术的另一方面,提供了一种基于视觉控制的磨边方法,该方法包括如下步骤:将待磨边的工件传送至磨削等待工位;利用位于磨削等待工位上方的视觉控制单元,采集工件的图像数据,并基于所述图像数据获得反映工件边缘的轮廓特征,然后根据轮廓特征导出数控系统加工用G代码;将待磨边的工件由磨削等待工位传送至磨削工位,根据所述G代码对待磨边工件进行磨边。作为进一步优选的,所述基于图像数据获得反映工件边缘的轮廓特征具体包括:将图像划分为背景和轮廓目标两个区域,获取使背景与轮廓目标的类间灰度方差为最大时的灰度值作为最佳分割阈值t;令图像中灰度值ωi小于或等于t的像素的新灰度值为0,大于t的像素的新灰度值为1,分割得到二值函数图像:F(ω1)=0,ωi≤t1,ωi>t;]]>利用二值函数图像提取二值图像轮廓。作为进一步优选的,获取使背景与轮廓目标的类间灰度方差最大的灰度值作为最佳分割阈值t具体包括:设图像的灰度级为L级,背景出现的概率为PA,轮廓目标出现的概率为PB,背景区域的平均灰度值为ωA,轮廓目标区域的平均灰度值为ωB,则:PA=Σi=0tPi,PB=Σi=t+1L-1Pi=1-PA;]]>ωA=Σi=0tiPi/PA,ωB=Σi=t+1L-1iPi/PB;]]>图像灰度的平均值ω0则为:...
一种基于视觉控制的磨边装置及方法

【技术保护点】
一种基于视觉控制的磨边装置,其特征在于,该装置包括传送单元、视觉控制单元和磨边单元,所述视觉控制单元和磨边单元设置在所述传送单元的上方,并分别位于磨削等待工位和磨削工位,其中:所述传送单元用于传送待磨边的工件;所述视觉控制单元包括图像采集模块、图像处理模块和LED照明模块,所述图像采集模块用于采集待磨边工件的图像数据,并将图像数据传送至图像处理模块中,所述图像处理模块基于所述图像数据获得反映工件边缘的轮廓特征,并根据轮廓特征导出数控系统加工用G代码,所述LED照明模块安装于所述图像采集模块的上方,并为其提供照明;所述磨边单元在控制系统的控制下根据所述G代码对待磨边工件进行磨边。

【技术特征摘要】
1.一种基于视觉控制的磨边装置,其特征在于,该装置包括传送单元、
视觉控制单元和磨边单元,所述视觉控制单元和磨边单元设置在所述传送
单元的上方,并分别位于磨削等待工位和磨削工位,其中:
所述传送单元用于传送待磨边的工件;
所述视觉控制单元包括图像采集模块、图像处理模块和LED照明模块,
所述图像采集模块用于采集待磨边工件的图像数据,并将图像数据传送至
图像处理模块中,所述图像处理模块基于所述图像数据获得反映工件边缘
的轮廓特征,并根据轮廓特征导出数控系统加工用G代码,所述LED照明
模块安装于所述图像采集模块的上方,并为其提供照明;
所述磨边单元在控制系统的控制下根据所述G代码对待磨边工件进行
磨边。
2.如权利要求1所述的基于视觉控制的磨边装置,其特征在于,所述
传送单元优选为同步齿形带,所述图像采集模块优选为CMOS相机,所述图
像采集模块一侧设有防尘单元。
3.如权利要求2所述的基于视觉控制的磨边装置,其特征在于,所述
CMOS相机镜头的具体参数如下:焦距f为6mm-9.6mm,视场角为46.4°
-67.5°,光圈值F<4.74。
4.如权利要求2或3所述的基于视觉控制的磨边装置,其特征在于,
所述CMOS相机的图像传感器的靶面尺寸为6.4mm×4.8mm,并且其镜头的成
像尺寸也为6.4mm×4.8mm;所述CMOS相机距离所述待磨边工件的距离为
500mm-600mm。
5.如权利要求2或3所述的基于视觉控制的磨边装置,其特征在于,
所述工件为餐盘,所述LED照明装置采用LED阵列光源,该光源为发射波
长为860nm的近红外光。
6.如权利要求5所述的基于视觉控制的磨边装置,其特征在于,所述
磨边单元包括机架、夹持与动力机构和磨边机构,其中所述夹持与动力机
构设于所述机架的中部,其用于夹持待磨削的工件,并带动工件旋转;所
述磨边机构为两组,其安装在所述机架上,并对称分布在所述夹持与动力
机构的两侧,以对所述工件的边缘进行磨边。
7.如权利要求6所述的基于视觉控制的磨...

【专利技术属性】
技术研发人员:王平江郭磊张顺林李世其钟治魁苏德瑜陈达伟
申请(专利权)人:华中科技大学泉州华中科技大学智能制造研究院
类型:发明
国别省市:湖北;42

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