[发明专利]数控机床刀具容量快速更换方法

权利要求书

1.一种数控机床刀具容量快速更换方法，其特征在于，包括以下步骤：

S100：由编码器分别对刀仓上的每一把刀具和机械手进行精确定位；

S200：在刀仓中确定需要更换的目标刀具；

S300：控制刀仓所配置的伺服电机驱动机械手至目标刀具，机械手抓取目标刀具，并将目标刀具快速推送到主轴的配刀区下方；

S400：主轴将刀具更换为目标刀具，更换下的刀具由机械手送回刀仓；

在S400步骤中，对更换下的刀具进行磨损评估，方式如下：

拍摄更换下的刀具图像，并对刀具图像进行预处理；

识别预处理后的刀具图像中刀具的刃口图像，进行刃口图像切割；

将刃口图像与预先存储的同规格刀具未使用前刃口的初始图像进行对比，采用以下公式计算两者的图像对比度：

上式中，S表示更换下的刃口图像与同规格刀具未使用前刃口的初始图像的图像对比度；(i,j)表示刃口图像和初始图像的像素坐标；μ_(i,j)表示刃口图像中(i,j)像素坐标处的色度值；μ_(i,j)^′表示初始图像中(i,j)像素坐标处的色度值；γ_(i,j)表示刃口图像中(i,j)像素坐标处的亮度值；γ_(i,j)^′表示初始图像中(i,j)像素坐标处的亮度值；

若图像对比度大于预设阈值，则表示更换下的刀具磨损严重，发出需要修理刃口或者更换新的同规格刀具的提示信息。

2.根据权利要求1所述的数控机床刀具容量快速更换方法，其特征在于，在S100步骤中，编码器刀具进行编号标记，并给每一把刀具在刀仓上配置相应的容腔；

构建坐标系，确定每个容腔的位置坐标和机械手的位置坐标；将容腔的位置坐标与容腔对应刀具的编号标记进行关联。

3.根据权利要求1所述的数控机床刀具容量快速更换方法，其特征在于，在S200步骤中，获取工件的加工方案，根据加工方案中的配置刀具需求，确定各加工工序所需要的刀具信息；

通过加工工序实时跟踪，并获取下一工序所需要的刀具信息；

以下一工序所需要的刀具信息在刀仓中确定需要更换的目标刀具。

4.根据权利要求1所述的数控机床刀具容量快速更换方法，其特征在于，在S100步骤中，还对刀仓上的刀具定位进行验证，具体如下：

S110：拍摄刀仓图像；

S120：对刀仓图像进行预处理；

S130：根据刀仓上每个刀具的容腔位置及尺寸，对刀仓图像进行分割处理，得到各容腔区域图像；

S140：从容腔区域图像提取其容纳的刀具特征，并将提取的刀具特征与预先配置的刀具特征进行比对，若两者一致则表示该容腔当前所容纳的刀具正确，以此容腔位置进行的刀具定位同样正确；否则表示刀具放置容腔存在错误，通过刀具特征比对确定容腔预先配置正确的刀具，进行刀具与容腔的调整。

5.根据权利要求1所述的数控机床刀具容量快速更换方法，其特征在于，在S200步骤后，对于机械手的移动预先进行路线规划，在S300步骤和S400步骤中以规划的移动路线控制机械手的移动，所述路线规划方法如下：

S210：构建数据机床的三维模型，并在三维模型上确定机械手定位、主轴的配刀区下方位置以及刀仓上的各空腔定位；

S220：以机械手的初始定位为起始点和复位点，以目标刀具在刀仓的空腔定位为第一目标点，以主轴的配刀区下方位置为第二目标点，以更换下的刀具应存放的空腔定位为第三目标点，依次连接起始点、第一目标点、第二目标点、第三目标点和复位点形成多线段的轨迹线，以该轨迹线作为机械手的移动路线；

S230：根据机械手自身形状及尺寸，若机械手沿轨迹线移动存在障碍物，则根据障碍物位置确定绕障点，将绕障点纳入轨迹线中形成的修正轨迹线，以修正轨迹线作为机械手的移动路线。