Cnc視覺輔助加工系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種CNC視覺輔助加工系統(tǒng)及方法，屬于機械加工及視覺成像解析技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]所述CNC為英文Computer Numerical Control的簡稱，其中文譯文為:數(shù)控加工中心，CNC機床是帶有刀庫和自動換刀裝置的一種高度自動化的多功能數(shù)控機床。工件經(jīng)一次裝夾后，CNC能對兩個以上的表面完成多種工序的加工，并且有多種換刀或選刀功能，減少人為操作，不僅提高生產(chǎn)效率，而且保證了加工質(zhì)量。但是CNC對易變形的零件，按照預(yù)設(shè)的走刀路徑加工，就沒有辦法加工出良品，尤其在加工易變形的零件的邊緣輪廓時，更是鞭長莫及。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，采用數(shù)控測頭技術(shù)基本可以輔助CNC完成易變形零件的加工。所述數(shù)控測頭是CNC使用的工件自動測量系統(tǒng)專用的測頭，此類測頭通常都像一把特殊刀具一樣安裝在主軸上，在主軸定向狀態(tài)下進行測量。
[0004]測量大致的原理如下:測頭本體中伸出一根探針，探針是由一個長的探桿和探頭組成，探頭在接觸到工件并偏離自由位置一定距離時給出一個信號，這個信號配合CNC用于工件測量的特殊指令和宏程序完成測量動作。然后生成G代碼，指揮CNC進行加工作業(yè)。而數(shù)控探頭技術(shù)的測量速度慢，通常測量時間是加工時間的2倍以上，而且對工件的輪廓要求高，當工件存在輪廓缺陷(如凹陷、毛刺等)時，走刀路徑也會將重現(xiàn)這些缺陷，同樣會造成廣品加工不良。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為至少解決上述技術(shù)問題之一，本發(fā)明的目的在于提供一種CNC視覺輔助加工系統(tǒng)及方法，可以準確快速的測量工件的輪廓，使CNC對易變形的工件也能正確地加工，并能規(guī)避輪廓缺陷，從而解決易變形的工件的加工良率低的問題。
[0006]為實現(xiàn)上述發(fā)明目的之一，本發(fā)明一實施方式提供了一種CNC視覺輔助加工系統(tǒng)，所述CNC用于工件的加工，所述CNC視覺輔助加工系統(tǒng)包括，
設(shè)置于所述工件上方的光源組件，所述光源組件用于發(fā)射平行光至所述工件的上端面；
鏡頭，所述鏡頭設(shè)置于所述光源組件背離所述工件的一側(cè)，所述鏡頭與所述工件的所述上端面或所述上端面的切平面平行；
工業(yè)相機，所述工業(yè)相機設(shè)置于所述鏡頭背離所述光源組件的一側(cè)，且所述工業(yè)相機與所述鏡頭相連接；
與所述工業(yè)相機進行信息交互的工業(yè)電腦；
其中，所述工業(yè)相機、所述鏡頭及所述光源組件的中心軸位于同一直線上，所述平行光經(jīng)所述工件的所述上端面反射后形成反射光并進入所述鏡頭，所述工業(yè)相機根據(jù)接收到的所述反射光得到圖像信息并將所述圖像信息傳遞至所述工業(yè)電腦，所述工業(yè)電腦解析所述圖像信息得到數(shù)據(jù)信息并將所述數(shù)據(jù)信息傳遞至所述CNC，所述CNC根據(jù)所述數(shù)據(jù)信息加工所述工件。
[0007]作為本發(fā)明的進一步改進，所述CNC視覺輔助加工系統(tǒng)還包括鏡頭調(diào)節(jié)裝置，所述鏡頭調(diào)節(jié)裝置用于調(diào)節(jié)所述鏡頭與所述工件的所述上端面或所述上端面的切平面平行。
[0008]作為本發(fā)明的進一步改進，所述鏡頭調(diào)節(jié)裝置用于調(diào)節(jié)所述鏡頭的位置及角度。
[0009]作為本發(fā)明的進一步改進，所述圖像信息為所述工件的輪廓信息。
[0010]作為本發(fā)明的進一步改進，當所述工件的輪廓包括平滑區(qū)域及缺陷區(qū)域時，所述平行光經(jīng)所述平滑區(qū)域反射后形成第一反射光，所述平行光經(jīng)所述缺陷區(qū)域反射后形成第二反射光，所述工業(yè)相機根據(jù)所述第一反射光及所述第二反射光得到對應(yīng)的第一圖像信息及第二圖像信息，所述工業(yè)電腦解析所述第一圖像信息和所述第二圖像信息并去除所述第二圖像信息，且所述工業(yè)電腦將所述第一圖像信息擬合以得到第三圖像信息，所述第三圖像信息對應(yīng)輪廓平滑的工件，所述工業(yè)電腦轉(zhuǎn)換所述第三圖像信息以得到所述數(shù)據(jù)信息。
[0011]作為本發(fā)明的進一步改進，所述數(shù)據(jù)信息為G代碼和CAD圖檔中的至少一個。
[0012]作為本發(fā)明的進一步改進，所述工件包括多個區(qū)域，所述工業(yè)相機采集每一所述區(qū)域的所述圖像信息并傳遞至所述工業(yè)電腦，所述工業(yè)電腦將每一所述圖像信息解析并拼接得到所述數(shù)據(jù)信息。
[0013]為實現(xiàn)上述發(fā)明目的之一，本發(fā)明一實施方式還提供了一種CNC視覺輔助加工方法，所述CNC用于工件的加工，其特征在于，所述CNC視覺輔助加工方法包括以下步驟:
a.提供設(shè)置于所述工件上方的光源組件；
b.提供鏡頭，所述鏡頭設(shè)置于所述光源組件背離所述工件的一側(cè)；
c.提供與所述鏡頭相連接的工業(yè)相機，所述工業(yè)相機設(shè)置于所述鏡頭背離所述光源組件的一側(cè)；
d.調(diào)節(jié)所述工業(yè)相機、所述鏡頭及所述光源組件的中心軸位于同一直線上，且調(diào)節(jié)所述鏡頭與所述工件的上端面或所述上端面的切平面平行；
e.發(fā)射平行光至所述工件的所述上端面，所述工件的所述上端面反射所述平行光以形成反射光，所述反射光進入所述鏡頭；
f.接收所述反射光以得到所述工件的圖像信息；
g.解析所述圖像信息，得到數(shù)據(jù)信息；
h.傳遞所述數(shù)據(jù)信息至所述CNC，所述CNC根據(jù)所述數(shù)據(jù)信息加工所述工件。
[0014]作為本發(fā)明的進一步改進，當所述工件的輪廓包括平滑區(qū)域及缺陷區(qū)域時，所述反射光包括經(jīng)所述平滑區(qū)域反射后形成的第一反射光和經(jīng)所述缺陷區(qū)域反射后形成的第二反射光，所述圖像信息包括所述第一反射光對應(yīng)的第一圖像信息和所述第二反射光對應(yīng)的第二圖像信息，所述步驟“g.解析所述圖像信息，得到數(shù)據(jù)信息”具體包括:
解析所述第一圖像信息和所述第二圖像信息；
去除所述第二圖像信息；
將所述第一圖像信息擬合得到第三圖像信息，所述第三圖像信息對應(yīng)輪廓平滑的工件；
轉(zhuǎn)換所述第三圖像信息得到所述數(shù)據(jù)信息。
[0015]作為本發(fā)明的進一步改進，當所述工件包括多個區(qū)域時，所述工業(yè)相機采集對應(yīng)的多個圖像信息，所述步驟“g.解析所述圖像信息，得到數(shù)據(jù)信息”具體包括:
解析所述多個圖像信息；
拼接所述多個圖像信息；
根據(jù)所述圖像信息，得到所述數(shù)據(jù)信息。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益技術(shù)效果:1)測量速度和圖形解析速度快，且能夠自主生成走刀路徑，可以減少機床編程人員的編程時間，有效節(jié)約工作時間，提高工作效率；2)自動規(guī)避工件中的輪廓缺陷，CNC的走刀路徑和工件的真實輪廓重合度高，精度高，有效提高產(chǎn)品良率；3)對夾具要求低，只要工件在加工時不動，它就可以在夾具上任意擺放，可以大幅降低夾具的研發(fā)和制作成本；4)智能化高、操作簡單。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明一實施方式的CNC視覺輔助加工系統(tǒng)的示意圖；
圖2是本發(fā)明一實施方式的CNC視覺輔助加工方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0018]以下將結(jié)合附圖所示的【具體實施方式】對本發(fā)明進行詳細描述。但這些實施方式并不限制本發(fā)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)這些實施方式所做出的結(jié)構(gòu)、方法、或功能上的變換均包含在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
[0019]參看圖1，圖1是本發(fā)明一實施方式的CNC視覺輔助加工系統(tǒng)的示意圖。所述CNC用于工件200的加工，所述CNC視覺輔助加工系統(tǒng)100主要用于輔助所述CNC完成所述工件200的加工。所述CNC視覺輔助加工系統(tǒng)100包括光源組件10，所述光源組件10設(shè)置于所述工件200的上方，所述光源組件10可發(fā)射平行光至所述工件200的上端面201。所述CNC視覺輔助加工系統(tǒng)100還包括鏡頭20和工業(yè)相機30，優(yōu)選的，所述鏡頭20設(shè)置為可調(diào)焦距鏡頭，所述工業(yè)相機30設(shè)置為高分辨率工業(yè)相機。所述鏡頭20設(shè)置于所述光源組件10背離所述工件200的一側(cè)，且所述鏡頭與所述上端面201或所述上端面201的切平面平行。所述工業(yè)相機30與所述鏡頭20相連接，且所工業(yè)相機30設(shè)置于所述鏡頭20背離所述光源組件10的一側(cè)。另外，所述工業(yè)相機30、所述鏡頭20和所述光源組件10的中心軸可設(shè)置于同一直線上。值得說明的是，所述上端面201包括俯視所述工件200時的所有可