一种基于多目视觉的五轴数控机床多功能检测方法技术

本发明专利技术提供一种基于多目视觉的五轴数控机床多功能检测方法，包括：采集机床X轴、Y轴、Z轴移动数字图像以及A轴转动数字图像；通过比机床各轴对初始位置的数字图像和机床热平衡后各轴的数字图像，计算机床各轴的偏移量；根据所述偏移量获取机床各轴补偿热漂移数据；根据所述补偿热漂移数据对机床各轴的数据进行反馈补偿；根据补偿后的参数对工件进行加工；工件加工结束后对其进行外观轮廓的检测，随后进行加工精度的检测，以达到误差范围内为合格品。该方法操作方便、测量效率高，具有较高的应用价值，利用该方法可实现五轴数控机床的热误差、定位精度和重复精度的测量，并且可与数控系统更新补偿数据，使用方便。

A multi-function detection method of five axis NC machine tool based on multi vision

【技术实现步骤摘要】
一种基于多目视觉的五轴数控机床多功能检测方法
本专利技术涉及数控机床
，尤其涉及一种基于多目视觉的五轴数控机床多功能检测方法。
技术介绍
五轴数控机床X、Y、Z、A或B、C等，由于增加两个旋转轴(或摆转轴)，五轴数控机床能够加工更复杂的曲面零件，能够适应现代高精加工的需求，工件的表面质量以及加工效率得到了极大的提高。五轴数控机床能够减少工件的装夹次数，减少因装夹问题引入的安装误差等，从而缩短加工时间。然而，五轴数控机床却因装配精度、安装误差，长时间的加工过程中磨损不断提高导致的缺陷，使机机床的加工误差直接导致工件加工精度的降低。因此，为了提高和稳定五轴数控机床的加工精度和工件表面质量作为目标，保证产品的合格率，重复精度的补偿研究不断发展。目前国内，对于机床旋转轴误差检测方向已经作了大量的研究，但是旋转轴误差测量还没有直接、统一的方法，常用的检测方法主要采用的测量设备包括球杆仪、激光跟踪仪、R-test、正12面或24面多棱镜以及自准直仪等，具有一定的局限性。对于三平动轴的误差测量主要采用激光干涉仪、位移传感器以及热误差检测综合测量。其中，球杆仪价格便宜，使用广泛，但其测量时需要安装、调试，测量的效率较低，对于操作人员相关技术要求高。激光跟踪仪，其测量方便快捷，但价格较为昂贵。R-test装置为接触式测量，对于测试条件要求较高，其测量效率有限。正12面或24面多棱镜以及自准直仪，需特殊工装，其测试过程复杂。激光干涉仪测量快捷方便，但对于机床环境有较高的测量条件要求。位移传感器作为非接触式测量，其装置价格适中，对主轴测量较为方便，但其测量其它平动轴较为复杂。平动轴的定位精度以及重复精度的测量，需和旋转轴分开测量，综合测量耗费时间长。综上所述，这些测量方式测量效率不高，实验成本高。接触式与非接触式测量方式，都需对操作人员进行培训或操作人员本身具备该方面的操作经验，对于测量的结果依赖操作人员的熟练度，测量精度有限。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，提供一种基于多目视觉的五轴数控机床多功能检测方法，该方法具有降低测试时间，提高测量精度和补偿能力，数据互通等优点。一种基于多目视觉的五轴数控机床多功能检测方法，包括如下步骤：步骤1：采集机床平动轴和转动轴初始位置的数字图像；步骤2：采集机床热平衡后平动轴和转动轴的热平衡数字图像；步骤3：通过对比所述初始位置的数字图像和热平衡数字图像，计算机床平动轴和转动轴的偏移量；步骤4：根据所述偏移量获取机床平动轴和转动轴的补偿热漂移数据；步骤5：根据所述补偿热漂移数据对机床平动轴和转动轴的数据进行反馈补偿；步骤6：根据补偿后的参数对工件进行加工；步骤7：工件加工结束后对其进行外观轮廓的检测，随后进行加工精度的检测，以达到误差范围内为合格品。进一步地，如上所述的基于多目视觉的五轴数控机床多功能检测方法，所述采集机床平动轴和转动轴初始位置的数字图像包括以下步骤：(1)相机精度标定：过Halcon标定板完成图像采集设备内外参数的标定；(2)加工区域标定：基于Halcon算子的标定，首先在不同角度对标定板拍照，在加工区域画网格，采用提取网格角点确定坐标，机器坐标与图像坐标一一对应；(3)初始图像采集：通过图像采集设备标定和回归机床原点操作，根据机床各轴初始位置拍照采集数字图像；(4)图像处理：将图像采集设备采集的数字图像导入计算机，基于Halcon软件处理数据得到所述初始数据。进一步地，如上所述的基于多目视觉的五轴数控机床多功能检测方法，所述步骤2包括：(1)：数据采集设备采集机床热平衡后平动轴和转动轴的初始位置图像信息，以及采集加工过程中机床的平动轴和转动轴的运动数字图像位置信息；(2)以所述初始位置图像信息作为校正标准，将所述运动数字图像位置信息基于Halcon软件图像处理和数据分析，得到所述机床热平衡后平动轴和转动轴的热平衡数字图像。进一步地，如上所述的基于多目视觉的五轴数控机床多功能检测方法，所述步骤4包括：利用所述初始位置的数字图像和热平衡数字图像计算机床平动轴和转动轴的误差数据、并根据所述误差数据、得到所述补偿热漂移数据；所述误差数据为所述初始位置的数字图像和热平衡数字图像之间的误差；所述补偿热漂移数据为对误差数据取加权均方误差，得到补偿热漂移数据。进一步地，如上所述的基于多目视觉的五轴数控机床多功能检测方法，在步骤6之后，还包括以下步骤:步骤8：对加工误差范围进行分级处理，根据产品处于A等级的数量将数据传输至计算机后对A级产品生产数目进行修改，以使超过误差的零件和相适应零件也能进行配合装配。进一步地，如上所述的基于多目视觉的五轴数控机床多功能检测方法，数据采集设备采集的数字图像信息通过无线传输芯片，传输至计算机进行各项处理。进一步地，如上所述的基于多目视觉的五轴数控机床多功能检测方法，数据采集设备对加工区域拍照，采集10～15张图像导入数据处理软件进行计算。进一步地，如上所述的基于多目视觉的五轴数控机床多功能检测方法，在机床启动过后进行2小时～3小时的热车，以达到机床热平衡状态。进一步地，如上所述的基于多目视觉的五轴数控机床多功能检测方法，所述步骤6还包括：根据根据补偿后的参数和限位数据一同添加于数控程序中对工件进行加工。有益效果：本专利技术提供的基于多目视觉的五轴数控机床多功能检测方法,利用图像采集设备直接采集五轴数控机床数字平动轴和转动轴(或摆转轴)的数字图像的，数字图像通过无线采集模块传输至计算机中进行数据处理，可识别五轴数控机床定位精度和重复精度，通过采集运行一段时间后的五轴数控机床平动轴和转动轴(或摆转轴)的数字图像，将其与初始图像进行对比，基于Halcon软件计算数据偏差，即可获得平动轴热漂移误差和旋转轴(或摆转轴)运动误差，在工件加工过程中，补偿数据和限位数据实时更新，并与数控系统数据进行交换，无需进行测量设备更换，提高了加工精度，工件表面加工质量，缩短了测量时间，且测量数据具有较高的精度。且该方法操作方便、测量效率高，具有较高的应用价值，利用该方法可实现五轴数控机床的热误差、定位精度和重复精度的测量，并且可与数控系统更新补偿数据，使用方便。附图说明图1为本专利技术检测预处理流程图；图2为本专利技术加工过程控制流程图；图3为本专利技术产品分级流程图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本专利技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供的基于多目视觉的五轴数控机床多功能检测方法，该方法用到的设备包括：高分辨率CMOS相机、数据传输模块、计算机、限位模块和补偿模块，四台CMOS相机通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于多目视觉的五轴数控机床多功能检测方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤1：采集机床平动轴和转动轴初始位置的数字图像；/n步骤2：采集机床热平衡后平动轴和转动轴的热平衡数字图像；/n步骤3：通过对比所述初始位置的数字图像和热平衡数字图像，计算机床平动轴和转动轴的偏移量；/n步骤4：根据所述偏移量获取机床平动轴和转动轴的补偿热漂移数据；/n步骤5：根据所述补偿热漂移数据对机床平动轴和转动轴的数据进行反馈补偿；/n步骤6：根据补偿后的参数对工件进行加工；/n步骤7：工件加工结束后对其进行外观轮廓的检测，随后进行加工精度的检测，以达到误差范围内为合格品。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于多目视觉的五轴数控机床多功能检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：采集机床平动轴和转动轴初始位置的数字图像；
步骤2：采集机床热平衡后平动轴和转动轴的热平衡数字图像；
步骤3：通过对比所述初始位置的数字图像和热平衡数字图像，计算机床平动轴和转动轴的偏移量；
步骤4：根据所述偏移量获取机床平动轴和转动轴的补偿热漂移数据；
步骤5：根据所述补偿热漂移数据对机床平动轴和转动轴的数据进行反馈补偿；
步骤6：根据补偿后的参数对工件进行加工；
步骤7：工件加工结束后对其进行外观轮廓的检测，随后进行加工精度的检测，以达到误差范围内为合格品。


2.根据权利要求1所述的基于多目视觉的五轴数控机床多功能检测方法，其特征在于，所述采集机床平动轴和转动轴初始位置的数字图像包括以下步骤：
(1)相机精度标定：过Halcon标定板完成图像采集设备内外参数的标定；
(2)加工区域标定：基于Halcon算子的标定，首先在不同角度对标定板拍照，在加工区域画网格，采用提取网格角点确定坐标，机器坐标与图像坐标一一对应；
(3)初始图像采集：通过图像采集设备标定和回归机床原点操作，根据机床各轴初始位置拍照采集数字图像；
(4)图像处理：将图像采集设备采集的数字图像导入计算机，基于Halcon软件处理数据得到所述初始数据。


3.根据权利要求2所述的基于多目视觉的五轴数控机床多功能检测方法，其特征在于，所述步骤2包括：
(1)：数据采集设备采集机床热平衡后平动轴和转动轴的初始位置图像信息，以及采集加工过程中机床的平动轴和转动轴的运动数字图像位置信息；
(2)以所述初始位置图像信息作为校正标准，将所述运动数字图像位置信息基于H...

【专利技术属性】
技术研发人员：闵兴龙，封志明，张林，赵帅，熊筱，
申请(专利权)人：西华大学，
类型：发明
国别省市：四川;51