一种模具视觉识别激光清洗设备及视觉识别定位方法技术

本发明专利技术提供了一种模具视觉识别激光清洗设备及视觉识别定位方法，设备包括双工位切换的模具装夹模块、以及激光视觉模块，模具装夹模块用于装夹模具，且前一个模具在加工工位激光作业时，后一个模具在上料工位上料，激光视觉模块用于识别模具的具体轮廓形状，以生成相应的扫描区域，同时用于获取模具表面与激光视觉模块的间距，控制激光加工的距离处于焦深范围内。本发明专利技术在设备与算法程序高度结合的基础上，能够自动化完成模具的定位、加工域识别、高精度自动清洗等工序，实现模具高效自动清洗，显著提高清洗的效率和精度。显著提高清洗的效率和精度。显著提高清洗的效率和精度。

【技术实现步骤摘要】
一种模具视觉识别激光清洗设备及视觉识别定位方法


[0001]本专利技术涉及模具清洗
，特别涉及一种模具视觉识别激光清洗设备及视觉识别定位方法。

技术介绍

[0002]模具是用来为不同材料、不同型面的零件实现一次成形的制造设备。但是在零件成形后，不同零件中的特种塑料、金属、其他复合材料等会有部分材料固结在模具表面，需要及时的清理掉固结在模具表面的“杂物”，否则会影响后续零件的成形精度。由于模具表面的精度决定着所形成的零件表面精度，因此在清理过程中既要保证“杂物”的清理效率、清理彻底性，又要保证其不损坏模具表面的精度。传统清洗方法多为人工手动清洗，采用拉丝绵、抛光、或者化学试剂等去除“杂物”。但是人工清洗效率低下，且多次加工均一性差，清洗不够彻底，对人工的熟料度和技能要求十分高，既费时费力费财，又很难达到加工要求，不符合当前高效高精度自动化加工的需求。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是：针对上述
技术介绍
中存在的不足，提供一种能够视觉识别以及自动清洗模具的设备。
[0004]为了达到上述目的，本专利技术提供了一种模具视觉识别激光清洗设备，包括双工位切换的模具装夹模块、以及激光视觉模块，所述模具装夹模块用于装夹模具，且前一个模具在加工工位激光作业时，后一个模具在上料工位上料，所述激光视觉模块用于识别模具的具体轮廓形状，以生成相应的扫描区域，同时用于获取模具表面与激光视觉模块的间距，控制激光加工的距离处于焦深范围内。
[0005]进一步地，所述模具装夹模块包括底座以及所述底座上设置的、装夹模具的第一装夹台和第二装夹台，所述第一装夹台与所述底座通过第一导向组件活动连接，所述第二装夹台与所述底座通过第二导向组件活动连接，所述第一装夹台与所述底座上的第一驱动模组驱动连接，所述第二装夹台与所述底座上的第二驱动模组驱动连接。
[0006]进一步地，所述第一导向组件包括第一导轨和第一滑块，所述第一导轨安装在底座两侧的支撑板上，所述第一滑块安装在所述第一装夹台的下表面，并与所述第一导轨滑动连接；所述第二导向组件包括第二导轨和第二滑块，所述第二导轨安装在所述底座上且位于两块所述支撑板之间，所述第二滑块安装在所述支撑台的下表面，并与所述第二导轨滑动连接，所述第二装夹台与所述支撑台通过升降导向组件以及升降驱动组件连接。
[0007]进一步地，所述第一驱动组件包括转动设置在所述支撑板上的丝杠，所述丝杠与第一电机传动连接，所述第一装夹台安装有第一连接块，所述第一连接块开设螺纹孔并与所述丝杠螺纹配合；所述第二驱动组件包括转动设置在所述支撑块上的主动带轮和从动带轮，所述主动带轮与所述从动带轮之间通过同步带连接，所述支撑台安装有第二连接块，所述第二连接块与所述同步带相连，所述第一装夹台还安装有第三连接块，所述第三连接块
与所述同步带连接，以将所述第一电机的动力传递至所述同步带，所述第二连接块、所述第三连接块分别连接所述同步带的下层部分和上层部分。
[0008]进一步地，所述升降导向组件包括布设在所述支撑台上的直线轴承、以及布设在所述第二装夹台上的直线导杆，所述直线导杆与所述直线轴承滑动配合。
[0009]进一步地，所述升降驱动组件包括布置在所述支撑台上的升降气缸，所述升降气缸的活塞杆与所述第二装夹台下表面连接。
[0010]进一步地，所述第一装夹台以及所述第二装夹台上都均匀分布有滚珠，所述滚珠用于模具安装时滚动支撑；所述第一装夹台以及所述第二装夹台上设置导轮以及锁紧机构，所述导轮与所述第一装夹台、所述第二装夹台转动连接，且设置于模具定位位置的两个相邻侧边处，所述锁紧机构设置在所述导轮相对的一侧，用于将模具顶紧。
[0011]进一步地，所述激光视觉模块包括架设在所述底座上方的龙门架、以及安装在所述龙门架上的视觉识别组件和激光加工组件；
[0012]所述激光加工组件包括激光输入光纤、振镜和场镜，所述激光输入光纤用于激光器发射的激光输入，所述振镜和所述场镜将激光器产生的激光进行偏转和聚焦，所述激光加工组件还包括Z轴滑台，所述Z轴滑台上的安装座安装所述激光输入光纤、所述振镜和所述场镜，且所述安装座上还布设有距离传感器，所述距离传感器用于测量模具表面与所述场镜之间的；
[0013]所述视觉识别组件包括视觉相机以及与所述视觉相机连接的视觉调整机构，所述视觉调整机构具有多个调整自由度，所述视觉调整机构与所述安装座连接，从而调整视觉相机相对于激光的位置，所述龙门架上还设置有X轴滑台，所述Z轴滑台与所述X轴滑台连接。
[0014]本专利技术还提供了一种模具视觉识别定位方法，包括如下步骤：
[0015]S1，利用视觉相机采集模具放置的图像数据；
[0016]S2，提取图像数据，采用Sobel算子对模具边缘进行提取，同时采用高斯滤波算法得到模具边缘的中心坐标和边缘长度，并由此判断模具型号；
[0017]S3，给模具建立型号后，再根据图像数据识别模具的外围轮廓，并将识别到的轮廓数据传输到控制软件中；
[0018]S4，根据识别到的轮廓数据控制激光加工组件进行激光扫描加工。
[0019]进一步地，S2具体包括如下子步骤：
[0020]S21，用一个模板扫描图像中的每一个像素，用模板确定的邻域内像素的加权平均灰度值替代模板中心像素点的值，采用图像高斯平滑，使用高斯滤波器G(x,y)与原始模具图像的像素函数f(x,y)进行卷积，得到平滑的I(x,y)，其表达式如下：
[0021][0022]I(x,y)＝G(x,y)*f(x,y)；
[0023]S22，采用Sobel算子计算图像I(x,y)的梯度幅度和方向，利用Sobel水平和垂直算子与图像I(x,y)卷积，计算G(x)和G(y)：
[0024]G(x)＝I(x,y)*Sobel
x
(x,y)
[0025]G(y)＝I(x,y)*Sobel
y
(x,y)
[0026]其中Sobel
x
(x,y)为水平算子、Sobel
y
(x,y)为竖直算子，其值分别为：
[0027][0028]进一步得到图像梯度的幅值M(x,y)为：
[0029][0030]角度α(x,y)为：
[0031][0032]S23，对sobel算子处理后的图形进行全局阈值分割，所采用的算子是threshold，具体参数根据图形不同进行调整，根据所给的参数把曲线分割成许多不连接的区域，再进行connection算子处理后，不连接的区域将会以不同的颜色加以区分；
[0033]S24，筛选目标直线并进行数据获取，给定限制条件加以挑选，得到目标，在这个过程中采用的是select_shape算子，操作符select_shape根据形状选择区域，对于来自区域的每个输入区域，计算所指示的特征。如果计算特征的每个或至少一个在默认限内，则该区域将适应输出，最终得到用于区分模具的关键线段，用contlength算子得到该本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种模具视觉识别激光清洗设备，其特征在于，包括双工位切换的模具装夹模块、以及激光视觉模块，所述模具装夹模块用于装夹模具，且前一个模具在加工工位激光作业时，后一个模具在上料工位上料，所述激光视觉模块用于识别模具的具体轮廓形状，以生成相应的扫描区域，同时用于获取模具表面与激光视觉模块的间距，控制激光加工的距离处于焦深范围内。2.根据权利要求1所述的一种模具视觉识别激光清洗设备，其特征在于，所述模具装夹模块包括底座以及所述底座上设置的、装夹模具的第一装夹台和第二装夹台，所述第一装夹台与所述底座通过第一导向组件活动连接，所述第二装夹台与所述底座通过第二导向组件活动连接，所述第一装夹台与所述底座上的第一驱动模组驱动连接，所述第二装夹台与所述底座上的第二驱动模组驱动连接。3.根据权利要求2所述的一种模具视觉识别激光清洗设备，其特征在于，所述第一导向组件包括第一导轨和第一滑块，所述第一导轨安装在底座两侧的支撑板上，所述第一滑块安装在所述第一装夹台的下表面，并与所述第一导轨滑动连接；所述第二导向组件包括第二导轨和第二滑块，所述第二导轨安装在所述底座上且位于两块所述支撑板之间，所述第二滑块安装在所述支撑台的下表面，并与所述第二导轨滑动连接，所述第二装夹台与所述支撑台通过升降导向组件以及升降驱动组件连接。4.根据权利要求3所述的一种模具视觉识别激光清洗设备，其特征在于，所述第一驱动组件包括转动设置在所述支撑板上的丝杠，所述丝杠与第一电机传动连接，所述第一装夹台安装有第一连接块，所述第一连接块开设螺纹孔并与所述丝杠螺纹配合；所述第二驱动组件包括转动设置在所述支撑板上的主动带轮和从动带轮，所述主动带轮与所述从动带轮之间通过同步带连接，所述支撑台安装有第二连接块，所述第二连接块与所述同步带相连，所述第一装夹台还安装有第三连接块，所述第三连接块与所述同步带连接，以将所述第一电机的动力传递至所述同步带，所述第二连接块、所述第三连接块分别连接所述同步带的下层部分和上层部分。5.根据权利要求3所述的一种模具视觉识别激光清洗设备，其特征在于，所述升降导向组件包括布设在所述支撑台上的直线轴承、以及布设在所述第二装夹台上的直线导杆，所述直线导杆与所述直线轴承滑动配合。6.根据权利要求3所述的一种模具视觉识别激光清洗设备，其特征在于，所述升降驱动组件包括布置在所述支撑台上的升降气缸，所述升降气缸的活塞杆与所述第二装夹台下表面连接。7.根据权利要求2所述的一种模具视觉识别激光清洗设备，其特征在于，所述第一装夹台以及所述第二装夹台上都均匀分布有滚珠，所述滚珠用于模具安装时滚动支撑；所述第一装夹台以及所述第二装夹台上设置导轮以及锁紧机构，所述导轮与所述第一装夹台、所述第二装夹台转动连接，且设置于模具定位位置的两个相邻侧边处，所述锁紧机构设置在所述导轮相对的一侧，用于将模具顶紧。8.根据权利要求1所述的一种模具视觉识别激光清洗设备，其特征在于，所述激光视觉模块包括架设在所述底座上方的龙门架、以及安装在所述龙门架上的视觉识别组件和激光加工组件；所述激光加工组件包括激光输入光纤、振镜和场镜，所述激光输入光纤用于激光器发
射的激光输入，所述振镜和所述场镜将激光器产生...

【专利技术属性】
技术研发人员：段吉安，常宝琪，易兆熹，徐聪，唐佳，刘蕾，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：