一种基于机器视觉的棱形棒料工件自动对正上料系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种基于机器视觉的棱形棒料工件自动对正上料系统，该自动对正上料系统包括上料机构、推送机构、下料机构以及机器视觉采集处理控制装置；上料机构用于放置待加工棱形棒料工件；推送机构推动上料机构内的工件到数控车床内完成工件的上料；下料机构将加工后的工件推出完成下料过程；机器视觉采集处理控制装置分别与上料机构、推送机构、下料机构连接，实现整个自动对正上料系统的自动化运作。本实用新型专利技术设计的自动对正上料系统，可与数控车床实现完美配合，实现棱形棒料工件的上下料自动化作业，缩短上下料和装夹时间，提高了生产效率，降低了企业成本。

An Automatic Forward Feeding System for Prismatic Bar Workpiece Based on Machine Vision

The utility model relates to a machine vision-based automatic positioning and feeding system for prismatic bar workpieces, which includes feeding mechanism, pushing mechanism, feeding mechanism and machine vision acquisition and processing control device; feeding mechanism is used for placing prismatic bar workpieces to be processed; and pushing mechanism promotes the workpieces in the feeding mechanism to complete the feeding of workpieces in the NC lathe. The blanking mechanism pushes the processed workpiece out to complete the blanking process; the machine vision acquisition and processing control device is connected with the feeding mechanism, the pushing mechanism and the blanking mechanism respectively, so as to realize the automatic operation of the whole automatic forward feeding system. The automatic aligning and feeding system designed by the utility model can perfectly cooperate with the numerical control lathe, realize the automatic operation of feeding and unloading of prismatic bar workpiece, shorten the time of loading and unloading and clamping, improve the production efficiency and reduce the enterprise cost.

【技术实现步骤摘要】
一种基于机器视觉的棱形棒料工件自动对正上料系统
本技术涉及一种基于机器视觉的棱形棒料工件自动对正上料系统，属于数控车床附属设备

技术介绍
随着科学技术的不断进步，机械制造技术水平不断提高，当今机械制造业已进入自动化的时代。数控车床已经广泛应用于各种制造企业，大大提高了生产效率。但是现在的数控车床大多需要人工装载工件，一个工人只能操作一、两台机床，在数控车床的加工过程中，加工时间仅占机床总时间的30％，而机床辅助时间(装载、工件夹紧等)占到了70％，大量的时间被浪费在等待状态，数控车床的效率得不到有效发挥。采用数控车床自动工件装载系统，不仅可以大大提高生产效率，而且还可以降低工人的劳动强度，改善劳动条件，减少用工的数量，降低产品成本，改善企业适应市场变化的能力，提高企业的市场竞争能力。另外，由于工人工资的不断增加，很多企业都出现招工难的问题，这就迫使企业更新和改造设备，提高设备的自动化程度，从而降低用工成本。因此，数控车床实现自动工件装载具有较高的经济效益和社会效益。目前国内有很多人从事数控车床自动对正系统的研究。如黎宴林对大批量生产感应电动机定子外圆车削的专用车床自动上下料问题进行了分析，提出了采用气动送料机械手把定子送入车床主轴的中心位置，再由芯轴和尾座夹紧工件进行加工，加工完毕后用另一接料机械手卸下零件的自动对正系统。钟靖以工控机和PMAC为核心控制机器人运动，设计了能够自动上料的上料机构，能自动旋转90°的转向机构。李阳针对数控机床传统的人工上下料存在的耗费人力和时间等问题，设计了一种机床自动对正系统。以PLC控制器为核心，综合运用工业机器人技术、传感器技术、工业现场总线以及自动控制技术等，实现数控机床加工过程中的自动上下料以及加工棒料废料处理工作。也有一些研究人员将机器视觉运用到自动对正系统中。如吴高德进行了基于单目视觉全自动对正系统平台的设计和搭建，通过Halcon完成了摄像机和机械手标定，理论上研究了实现空间棒料的三维姿态的算法，通过VS2015C#与Halcon混合编程，进行软件界面开发，控制机械手上下料。张建中为解决机器人装配的自动定位问题，将视觉定位技术应用到直角坐标型机器人设计成手机镜头机器人装配设备中，开展了机器人装配设备视觉定位设计分析，提出了基于视觉定位的手机镜头机器人装配方法。综上所述，目前的各种数控车床自动工件装载装置，大多针对某种特定工件，应用范围窄。或者是采用机械手或工业机器人，成本高，控制复杂。数控车床所加工的工件中，棒料工件占有很大比例，而非圆柱类棒料工件，如四棱形、六棱形工件，又占了很大一部分。对于这类工件，如何实现自动装载，还未见报道。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本技术提供一种基于机器视觉的棱形棒料工件自动对正上料系统。本技术的技术方案如下：一种基于机器视觉的棱形棒料工件自动对正上料系统，包括：上料机构，用于放置待加工棱形棒料工件；推送机构，推动上料机构内的工件到数控车床内完成工件的上料；下料机构，将加工后的工件推出，完成下料过程；机器视觉采集处理控制装置，分别与上料机构、推送机构、下料机构连接，实现整个自动对正上料系统的自动化运作；所述机器视觉采集处理控制装置包括控制器、显示屏、键盘、LED照明灯、摄像头、图像采集卡；其中，显示屏、键盘、LED照明灯分别与控制器连接，摄像头通过图像采集卡与控制器连接。优选的，所述上料机构包括一上料台，上料台上设有容纳工件的料槽。优选的，所述推送机构包括相连接的电动气缸和电动推杆，电动气缸与控制器连接，电动推杆位于料槽一侧。优选的，所述推送机构还包括步进电机及导向套筒，步进电机通过皮带与导向套筒传动连接，导向套筒位于料槽另一侧，步进电机与控制器连接。优选的，所述下料机构包括支架及安装在支架上的下料气缸，下料气缸的活塞杆前端连接一L形推挡板，L形推挡板一侧设有接近开关且接近开关通过行程开关位置传感器与控制器电连接，下料气缸通过电磁阀与控制器连接。本技术的有益效果在于：1.本技术提出的针对棱形棒料工件设计的自动对正上料系统，与数控车床可以实现完美配合，实现棱形棒料工件的上下料自动化作业，节省工件进入弹簧夹头装夹的时间，提高了生产效率，降低了企业成本，减少了用工数量且降低了工人的劳动强度。2.本技术基于机器视觉的数控车床用棱形棒料自动装载过程控制，设计了棱形金属棒料工件自动推送机构，能够实现棱形金属棒料工件的自动导入夹具中，完成加工过程。3.本技术自动对正系统设计构思巧妙，具有结构简单实用、性能可靠、效率高等优点，与数控车床配合使用，作用明显、效果显著，具有广泛的商业价值，值得推广应用。附图说明图1为本技术自动对正系统的机械结构示意图；图2为本技术自动对正系统的整体结构图；图3为本技术中机器视觉采集处理控制装置控制部分的系统硬件框图；图4为本技术中机器视觉采集处理控制装置视觉采集系统部分的组成框图；图5为本技术中视觉图像处理过程示意图；图6为棱形棒料弹簧夹头主视图；图7弹簧夹头与水平放置棱形棒料位置关系图；图8弹簧夹头与水平放置棱形棒料位置关系局部放大图；其中：1、弹簧夹头；2、棱形棒料工件；3、导向套筒支撑机构；4、导向套筒；5、步进电机；6；下料机构；7、滑板工作台；8、上料机构；9、电动推杆；10、推送机构；11、图像采集摄像头；12、LED照明灯；14、车床；16、弹簧夹头间隙；17、弹簧夹头内孔壁；18、弹簧夹头内孔；19、棱形棒料水平放置位置投影；20、弹簧夹头间隙线；21、弹簧夹头间隙与参考水平线的夹角；22、参考水平线。具体实施方式下面通过实施例并结合附图对本技术做进一步说明，但不限于此。实施例1：如图1至图8所示，本实施例提供一种基于机器视觉的棱形棒料工件自动对正上料系统，该自动对正上料系统包括相配合作业的上料机构、推送机构、下料机构以及机器视觉采集处理控制装置。其中：上料机构，用于放置待加工的棱形棒料工件；推送机构，推动上料机构内的工件到数控车床内完成工件的上料；下料机构，将加工后的工件从数控车床上推出，完成下料过程；机器视觉采集处理控制装置，分别与上料机构、推送机构、下料机构连接，实现整个自动对正系统的自动化运作。具体地，如图2所示，上料机构8包括一上料台，上料台上开设有用于放置待加工棱形棒料工件的料槽，待加工棱形棒料工件就临时放置在料槽内。推送机构10包括相连接的电动气缸和电动推杆，由电动气缸带动电动推杆实现直线移动，电动气缸与控制器连接，由控制器按照内部编程向电动气缸发送指令。电动推杆9位于料槽一侧，后续由电动推杆9将料槽内的工件推入车床的弹簧夹头1内进行加工作业。推送机构还包括步进电机5及导向套筒4，步进电机5及导向套筒4安装在滑板工作台7上，通过滑板工作台7可以调节导向套筒4的位置，步进电机5通过皮带与导向套筒4传动连接，步进电机5及导向套筒4位于料槽和弹簧夹头1之间且导向套筒4位于料槽另一侧，步进电机5与控制器连接。导向套筒4能够起到辅助和矫正工件进入弹簧夹头1的作用。本实施例中的电动推杆9、料槽、导向套筒4、弹簧夹头1与数控车床主轴处于同轴位置，与数控车床配合使用。弹簧夹头1的夹口形状与待加工工件(棱形棒料)的外形相本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于机器视觉的棱形棒料工件自动对正上料系统，其特征在于，包括：上料机构，用于放置待加工棱形棒料工件；推送机构，推动上料机构内的工件到数控车床内完成工件的上料；下料机构，将加工后的工件推出，完成下料过程；机器视觉采集处理控制装置，分别与上料机构、推送机构、下料机构连接，实现整个自动对正上料系统的自动化运作；所述机器视觉采集处理控制装置包括控制器、显示屏、键盘、LED照明灯、摄像头、图像采集卡；其中，显示屏、键盘、LED照明灯分别与控制器连接，摄像头通过图像采集卡与控制器连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于机器视觉的棱形棒料工件自动对正上料系统，其特征在于，包括：上料机构，用于放置待加工棱形棒料工件；推送机构，推动上料机构内的工件到数控车床内完成工件的上料；下料机构，将加工后的工件推出，完成下料过程；机器视觉采集处理控制装置，分别与上料机构、推送机构、下料机构连接，实现整个自动对正上料系统的自动化运作；所述机器视觉采集处理控制装置包括控制器、显示屏、键盘、LED照明灯、摄像头、图像采集卡；其中，显示屏、键盘、LED照明灯分别与控制器连接，摄像头通过图像采集卡与控制器连接。2.如权利要求1所述的基于机器视觉的棱形棒料工件自动对正上料系统，其特征在于，所述上料机构包括一上料台，上料台上设有容纳工件的料槽。3.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：楚晓华，穆健，冯德瀛，魏衍侠，孙宝通，
申请(专利权)人：聊城大学，
类型：新型
国别省市：山东,37