[发明专利]一种基于视觉定位的智能刀柄打孔系统及方法

说明书

一种基于视觉定位的智能刀柄打孔系统及方法，其系统包括机械系统和数控机床系统，其特征在于，还包括视觉系统、刀柄控制系统和刀柄红外系统；机械系统包括刀柄和机械连接件，刀柄连接在机械连接件上，刀柄通过机械连接件与数控机床主轴连接；视觉系统连接在机械系统底部一侧，刀柄控制系统和刀柄红外系统连接在机械系统的底部的另一侧；刀柄控制系统分别与机械系统、刀柄红外系统与视觉系统电路连接；本发明主要目的是解决大型工件人工配打孔的难题，通过视觉定位技术对机床运动轨迹自动补偿规划，通过红外系统实现智能刀柄系统与数控机床系统的通信，从而实现检测过程的完全自动化。

技术领域

本发明是一种基于视觉定位的智能刀柄打孔系统及方法，涉及机器视觉与图像处理领域、数控机床领域。

背景技术

数控机床主要用于工业领域对零部件的加工，其加工轨迹由加工程序确定，数控机床的优势是加工精度高，稳定性好，缺点是在零件加工开始前，需要人工对工件进行找正，人工参与度较高。

现有技术大多是通过机械定位，首先对待加工工件进行机械装夹，然后再执行机床先前设定好的程序进行加工；对于大型工件，其机械定位精度差、耗时长、操作也较为困难。现有用于机床引导的视觉定位技术主要为：利用视觉对工件进行图像采集，并与加工模板图像进行比对，得到相对位置信息，从而引导机床进行加工，目前的视觉系统存在以下缺陷：1.未形成可方便拆卸的测量工具，通用性较差；2.智能化程度较低，未将数控机床系统与刀柄系统信号连接，需要人工参与；3.集成度较低，未将供电模块与控制模块集成在硬件系统上；4.未得到目标在机床坐标系下的绝对位置坐标。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提出了一种基于视觉定位的智能刀柄打孔系统及方法，通过视觉识别定位算法对待测工件各个点位的靶标进行高精度定位，

一种基于视觉定位的智能刀柄打孔系统，包括机械系统和数控机床系统，其特征在于，还包括视觉系统、刀柄控制系统和刀柄红外系统；机械系统包括刀柄和机械连接件，刀柄连接在机械连接件上，刀柄通过机械连接件与数控机床主轴连接；视觉系统连接在机械系统底部一侧，刀柄控制系统和刀柄红外系统连接在机械系统的底部的另一侧；刀柄控制系统分别与机械系统、刀柄红外系统和视觉系统电路连接；

刀柄控制系统通过刀柄红外系统接收数控机床控制系统控制的数控机床红外系统发出的指令；刀柄控制系统指挥视觉系统和机械系统工作，同时刀柄控制系统控制刀柄红外系统将视觉系统和机械系统的数据发送给数控机床控制系统。

所述刀柄控制系统包括：用于给相机和光源供电、与红外触发器通信及控制光源开关的单片机，以及给单片机供电的电池；

所述视觉系统包括：用于成像的相机、镜头和红外触发器，以及用于照亮目标的光源；

刀柄红外系统包括红外发射器和红外接收器；

数控机床系统包括：数控机床、数控机床主轴、数控机床控制系统和数控机床红外系统。

所述单片机对各个接口进行了定义，内部烧录相应控制程序。

一种基于视觉定位的智能刀柄打孔方法，利用权利要求1所述的一种基于视觉定位的智能刀柄打孔系统进行打孔，包括准备步骤、视觉定位步骤和机床加工步骤，具体步骤如下：

准备步骤：

步骤一、将配打孔工件与待打孔工件叠放，将多个靶标分别安装在配打孔工件孔内，从而通过识别靶标代替直接识别孔；

步骤二、将所述智能刀柄系统安装在机床主轴上；

步骤三、对智能刀柄系统进行手眼标定，将目标在机床坐标系和视觉坐标系下的位置一一对应，从而求得两坐标系的转换关系；

步骤四、执行数控机床初始程序；

视觉定位步骤：

步骤五、机床主轴到达第一个点位；

步骤六、机床控制系统通过红外信号反馈给刀柄红外系统；

步骤七、刀柄控制系统接收到刀柄红外系统的信号，将光源点亮；