[发明专利]一种带视觉装置的加工中心运动定位数控系统及方法

权利要求书

1.一种带视觉装置的加工中心运动定位数控系统，其特征在于，包括加工中心数控子系统、伺服驱动和位置检测子系统、视觉检测子系统，所述加工中心数控子系统用于输入或生成刀具的加工程序，所述伺服驱动和位置检测子系统为所述刀具提供动力并反馈所述刀具的各轴位置，所述视觉检测子系统包括分别安装于所述刀具两侧的进行刀具周边环境图像采集的第一相机与第二相机，识别所述刀具末端的位置情况，并根据零件实时加工外形重构三维零件图，根据所述加工程序分析下一目标位置，计算出所述刀具的运行轨迹，分析走刀轨迹与零件之间是否存在重叠区，再结合所述刀具的走刀方向是否为加工方向，进而预测下一步走刀是否安全。

2.根据权利要求1所述的带视觉装置的加工中心运动定位数控系统，其特征在于，所述视觉检测子系统还包括图像采集卡、第二通信模块、第二处理器、第二存储器，所述图像采集卡用于采集所述第一相机与第二相机的图像，所述第二处理器用于计算所述刀具的运行轨迹，并根据所述刀具的一下目标位置计算重叠部分，所述第二通信模块用于与所述加工中心数控子系统、伺服驱动和位置检测子系统进行数据通信。

3.根据权利要求2所述的带视觉装置的加工中心运动定位数控系统，其特征在于，所述伺服驱动和位置检测子系统包括第三通信模块、伺服电机、位置检测反馈装置，所述第三通信模块用于与所述加工中心数控子系统与视觉检测子系统数据通信，所述伺服电机用于控制刀具运行，所述位置检测反馈装置用于反馈所述刀具各轴的位置信息。

4.根据权利要求3所述的带视觉装置的加工中心运动定位数控系统，其特征在于，所述加工中心数控子系统包括第一显示器、第一通信模块、第一处理器以及第一存储器，所述第一显示器用于工人编程、监控运行状态，所述第一通信模块负责与所述伺服驱动和位置检测子系统、视觉检测子系统进行数据的传送与接收，所述第一处理器用于实时处理数据，所述第一存储器用于存储人工编写或者计算机自动编写的零件加工程序。

5.根据权利要求4所述的带视觉装置的加工中心运动定位数控系统，其特征在于，所述第一通信模块、第二通信模块、第三通信模块均为TCP/IP通信模块、WIFI通信模块、RFID通信模块、蓝牙通信模块和GSM通信模块中的任意一种或几种的组合。

6.一种带视觉装置的加工中心运动定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：获取零件加工程序；

S2：读取刀具路径代码，并进行运动分解；

S3：当第一相机图像中刀头被零件遮挡，采用第二相机的图像继续处理；否则采用第一相机的图像继续处理；

S4：以图像中刀具治具结合部为参考点，根据投影定理算出刀具当前坐标；

S5：计算出刀具目标坐标以及走刀轨迹；

S6：结合刀具的类型、零件实时形状，判断走刀轨迹是否存在碰撞危险，走刀轨迹在刀具加工方向时，刀头轨迹与零件形状重叠为正常加工状态，预判为安全；走刀轨迹在非刀具加工方向时，刀头轨迹与零件形状重叠为碰撞，预判为危险。

7.根据权利要求6所述的带视觉装置的加工中心运动定位方法，其特征在于，还包括以下步骤：

加工中心数控子系统走刀前安全判断，安全发出各轴运动控制信号至伺服驱动和位置检测子系统，驱动各伺服轴运动，执行单行走刀；否则暂停走刀，并发出报警信号。

8.根据权利要求7所述的带视觉装置的加工中心运动定位方法，其特征在于，所述步骤S2还包括根据所述路径代码获得刀具种类、目标位置、加工速度的信息。

9.根据权利要求8所述的带视觉装置的加工中心运动定位方法，其特征在于，还包括分别设置于刀具两侧通过所述第一相机与第二相机对刀具加工过程进行拍照成像。

10.根据权利要求9所述的带视觉装置的加工中心运动定位方法，其特征在于，还包括以下步骤：判断如果是初始刀具或者刚更换刀具，采用进刀前的图像，以刀具治具结合部为参考点，算出刀具的长度、末端直径；否则进行滤除图像中的粒状、条形金属屑的图像处理。