[发明专利]基于视觉的数控及机械手系统

说明书

本发明涉及一种基于视觉的数控及机械手系统，包括：车床进行工件加工；上料平台用于放置待加工工件和已加工工件；夹爪进行工件夹取；视觉模块，扫描获取上料平台的图像，并通过该上料平台的图像计算出每个待加工工件的坐标；数控系统根据预设的机械手的直线进给轴移动的目标位置或视觉模块计算出的待加工工件的坐标，结合电机旋转一圈所需脉冲数，将直线进给轴的移动距离除以该进给轴的丝杆螺距得到电机旋转圈数，再换算成相应脉冲数，并发送给相应的伺服驱动器，伺服驱动器则根据接收到的脉冲控制电机转动，从而控制机械手的主轴移动，并控制夹爪移动到相应位置抓取工件。本发明基于能满足快速和大批量加工节拍、节省人力成本、提高生产效率。

技术领域

本发明涉及数控机床机械手控制技术，特别涉及一种基于视觉的数控及机械手系统。

背景技术

现有的数控机床的机械手，在对物料进行上料、送料、下料的过程中，往往由于定位问题，导致位置识别速率低、识别错误率高、识别速度慢。故需要对上述问题进行改善。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于视觉的数控及机械手系统，用于解决上述现有技术的问题。

本发明一种基于视觉的数控及机械手系统，其中，包括：车床、数控系统、机械手、视觉模块、夹爪以及上料平台；车床进行工件加工；上料平台用于放置待加工工件和已加工工件；夹爪进行工件夹取；视觉模块，扫描获取上料平台的图像，并通过该上料平台的图像计算出每个待加工工件的坐标；数控系统根据预设的机械手的直线进给轴移动的目标位置或视觉模块计算出的待加工工件的坐标，结合电机旋转一圈所需脉冲数，将直线进给轴的移动距离除以该进给轴的丝杆螺距得到电机旋转圈数，再换算成相应脉冲数，并发送给相应的伺服驱动器，伺服驱动器则根据接收到的脉冲控制电机转动，从而控制机械手的主轴移动，并控制夹爪移动到相应位置抓取工件。

根据本发明所述的基于视觉的数控及机械手系统的一实施例，其中，数控系统控制直线进给轴的Y轴移动，在Y轴移动过程中，通过相机连续进行拍照，视觉模块会根据拍照结果计算出工件在以X轴和Y轴投影在料盘平面上的XY坐标系上的位置。

根据本发明所述的基于视觉的数控及机械手系统的一实施例，其中，视觉模块计算待加工工件的坐标包括：在XY坐标系平面上任取一点，建立一个三维空间坐标系，通过光线照射在待抓取物体上的光斑，算出光斑在三维空间坐标系中的三维坐标，所有光斑的三维坐标组成该待抓取物体上表面的光斑坐标点集；将待抓取物体上表面的光斑坐标点集投影到平面上，得出物体中心的图像；通过机器视觉中相机标定的方法，将物体中心的图像坐标进行转换，得到待加工工件的坐标。

根据本发明所述的基于视觉的数控及机械手系统的一实施例，其中，将待抓取物体上表面的光斑坐标点集投影到平面上，得出物体中心的图像具体包括：分别将待抓取物体上表面的光斑坐标点集中所有点的z坐标，除以用户设置的待抓取物体的最大高度，再乘255，得到该光斑坐标点对应的值，为灰度值；待抓取物体上表面的光斑坐标点集是浮点数，将待抓取物体上表面的光斑坐标点集中的点的坐标XY值都分别乘一预定放大倍数并取整后，通过加上用户设置的偏移，使得所有坐标XY值均为正整数，坐标XY值和灰度值组成的三通道坐标点，把所有光斑坐标点集中的点进行转换得到图像点集，创建一张图像，把图像设置成纯黑色，再将图像点集中的点通过设置像素值的方式绘制在该图像上，得到一张待抓取物体上表面的高度图，进而计算出物体中心的图像坐标。

根据本发明所述的基于视觉的数控及机械手系统的一实施例，其中，通过二维的图像识别的轮廓匹配算法，定位出物体所在位置，计算出物体中心的图像坐标。

根据本发明所述的基于视觉的数控及机械手系统的一实施例，其中，数控系统根据视觉模块计算出工件在平台上的坐标，控制夹爪移动到相应位置抓取工件，包括：控制机械手Z轴先抬起至安全高度，再控制机械手X轴和Y轴移动至待夹取工件的位置，夹爪中心和工件中心在同一竖直线上；接着控制Z轴下降至取料高度，然后系统输出夹爪收缩信号，夹爪的三个爪子向内收紧，从而夹住工件，完成取料。