塊狀石材全自動磨拋機及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種塊狀石材全自動磨拋機及其控制方法，該磨拋機包括工作臺裝置、磨輪運動機構(gòu)、檢測識別裝置以及控制各裝置或機構(gòu)動作的控制裝置；該工作臺裝置用以安放石材工件，并用以帶動石材工件進出工作空間；該磨輪運動機構(gòu)用以帶動磨輪進行空間的移動；該檢測識別裝置用于采集工作空間石材工件的圖像，并傳輸給控制裝置；該控制裝置內(nèi)包含了自動化、智能化的各個所需的軟件模塊，是整個系統(tǒng)的核心。本發(fā)明通過機器視覺對工件進行圖像采集及處理，可以實現(xiàn)在一次加工過程中自動完成不同形狀、不同高度、不同材質(zhì)石材表面的磨拋加工。
【專利說明】塊狀石材全自動磨拋機及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及石材磨削及拋光加工的【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種針對墓碑石等塊狀石材的全自動磨拋加工設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]石材制品的美觀除了造型和顏色之外，還反映在產(chǎn)品的光澤度上。石材制品的表面光澤度主要由磨削和拋光兩道工藝決定，是整個石材制品生產(chǎn)過程中消耗時間最長、力口工成本最高的工藝部分。
[0003]建筑上常用的板狀和條狀石材制品，如地磚、墻磚及線條等，均屬于系列化規(guī)格化產(chǎn)品，而且生產(chǎn)批量較大，基本采用全自動連續(xù)石材磨機和定厚拋光機進行加工，實現(xiàn)了規(guī)格化板材或線條的流水線生產(chǎn)。針對塊狀石材制品，如墓碑石等高檔次工藝石材，一般都是按照客戶的需求進行定制，大都屬于單件或小批量生產(chǎn)，很難形成流水線式的作業(yè)；同時，其對表面光澤度的要求通常高于90度，而且需要對至少五個表面進行磨拋加工。目前國內(nèi)對于這類異型石材制品的表面磨拋仍以手工為主，采用搖臂式手扶磨機等設(shè)備進行加工，工作效率低、勞動強度大，磨拋壓力難于控制，容易產(chǎn)生磨拋不均勻，表面加工精度、平整度差，嚴(yán)重影響石材制品的質(zhì)量。
[0004]近年來，為適應(yīng)中小石材加工企業(yè)的需求，國內(nèi)外石材機械企業(yè)相繼開發(fā)出橋式單頭磨機、橋式多頭磨機、全自動門型研磨機等自動化加工設(shè)備，一定程度上減輕了工作的勞動強度，提高了工作效率。但是仍然存在以下不足:需要人工進行數(shù)控編程；一次加工過程中只能完成單件石材、或多件材質(zhì)及規(guī)格相同的石材的磨拋加工，因此效率較低、成本高、難以形成批量。目前國內(nèi)還沒有專為塊狀異型石材多規(guī)格、多工件自動化磨拋加工的設(shè)備，也未見相關(guān)專利產(chǎn)品的報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種通過機器視覺對工件進行圖像采集及處理，實現(xiàn)在一次加工過程中自動完成不同形狀、不同高度、不同材質(zhì)石材表面的磨拋加工。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:
一種塊狀石材全自動磨拋機，包括工作臺裝置、磨輪運動機構(gòu)、檢測識別裝置以及控制各裝置或機構(gòu)動作的控制裝置；該工作臺裝置包括用以承載石材工件的工作臺以及可以帶動工作臺移動使工件進出磨拋工作空間的傳動機構(gòu)；該磨輪運動機構(gòu)包括磨輪驅(qū)動機構(gòu)以及可帶動磨輪驅(qū)動機構(gòu)實現(xiàn)XYZ三維直線運動的三維運動平臺，該磨輪驅(qū)動機構(gòu)包括可卡固磨輪的磨輪卡盤以及可帶動磨輪卡盤旋轉(zhuǎn)的磨輪驅(qū)動電機；該檢測識別裝置包括CCD攝像頭，該CCD攝像頭安裝在萬向節(jié)的下方，萬向節(jié)固定安裝在攝像頭支架上。
[0007]所述的檢測識別裝置安裝在所述三維運動平臺上。
[0008]所述的檢測識別裝置采用雙目CXD攝像頭。[0009]進一步包括刀庫，該刀庫設(shè)置在所述工作臺的一端，其包括刀架，該刀架上固定安裝了數(shù)個用以固定磨輪的磨輪夾具。
[0010]所述的工作臺上劃分有用以放置不同工件的多個工作區(qū)域。
[0011]所述的傳動機構(gòu)包括電機、受電機驅(qū)動的滾珠絲杠以及與滾珠絲杠嚙合的螺母，該螺母固定在所述的工作臺下方；該傳動機構(gòu)還包括導(dǎo)軌以及可以在該導(dǎo)軌上移動的移動結(jié)構(gòu)，該移動結(jié)構(gòu)固定所述工作臺的下方。
[0012]所述的移動結(jié)構(gòu)為安裝在工作臺下方的滾輪，該滾輪滾動在所述的導(dǎo)軌上。
[0013]所述的三維運動平臺包括兩個分別設(shè)置在所述工作臺兩側(cè)的X軸運動平臺、橫跨在兩個X軸運動平臺之間的Y軸運動平臺以及設(shè)置在該Y軸運動平臺上的Z軸運動平臺；該兩個X軸運動平臺分別包括X軸伺服電機、X軸滾珠絲杠、X軸滑塊以及X軸導(dǎo)軌，且兩個X軸伺服電機由一對具有同步功能的驅(qū)動器驅(qū)動；該Y軸運動平臺包括Y軸伺服電機、Y軸滾珠絲杠、Y軸滑塊、Y軸導(dǎo)軌以及兩端分別安裝在X軸運動平臺兩側(cè)的X軸滑塊上的橫梁；該Z軸運動平臺包括Z軸伺服電機、Z軸滾珠絲杠、Z軸滑塊以及Z軸導(dǎo)軌；所述的磨輪驅(qū)動機構(gòu)固定安裝在該Z軸滑塊上。
[0014]所述的控制裝置包括人機界面模塊、檢測識別模塊、自動編程模塊、參數(shù)自適應(yīng)加工模塊以及電機驅(qū)動控制模塊，還包括自動換刀模塊以及磨輪磨損檢測補償模塊；所述的檢測識別裝置與所述檢測識別模塊相連，所述的電機驅(qū)動模塊分別與各電機的驅(qū)動器相連；所述的磨輪磨損檢測補償模塊可以連接一個磨輪驅(qū)動電機的電流檢測裝置。
[0015]上述塊狀石材全自動磨拋機的控制方法為:安放石材工件并由工作臺運送到工作空間，再通過人機界面模塊輸入石材材質(zhì)參數(shù)；由CCD攝像頭對整個工作空間內(nèi)的石材工件進行圖像采集，并傳輸給檢測識別模塊，通過檢測識別模塊轉(zhuǎn)換成圖形文件，保存并輸出給自動編程模塊；自動編程模塊根據(jù)圖形文件以及設(shè)定的各工件材質(zhì)參數(shù)，進行磨輪運動軌跡的自動編程，輸出相應(yīng)的程序代碼，并傳送給電機驅(qū)動控制模塊；參數(shù)自適應(yīng)加工模塊根據(jù)人工輸入的石材參數(shù)給出工藝參數(shù)的參考參數(shù)，并傳遞給電機驅(qū)動控制模塊；根據(jù)參數(shù)自適應(yīng)加工模塊提供的參考參數(shù)啟動或者不啟動自動換刀模塊，進行自動調(diào)用磨輪或者使用原有磨輪；電機驅(qū)動控制模塊根據(jù)提供的工藝參數(shù)以及磨輪軌跡程序代碼帶動磨輪開始對各個區(qū)域的石材工件進行磨削加工；在加工過程中，磨輪磨損檢測補償模塊不斷的對磨輪的磨損量進行檢測，并把相關(guān)數(shù)據(jù)傳送給電機驅(qū)動控制模塊，驅(qū)動Z向運動平臺進行相應(yīng)的補償；磨輪加工到不同區(qū)域的工件時，參數(shù)自適應(yīng)加工模塊會自動調(diào)整工藝參數(shù)適應(yīng)要加工的石材材質(zhì)，判斷啟動或者不啟動自動換刀模塊；在不同的加工階段，使用不同的磨輪，參數(shù)自適應(yīng)加工模塊也會相應(yīng)調(diào)整工藝參數(shù)，并啟動自動換刀模塊，直到加工到程序設(shè)定的加工工藝；工作臺運出石材工件，磨拋機歸零，控制裝置待機，工作結(jié)束。
[0016]所述的檢測識別模塊的控制流程為:該檢測識別模塊對CCD攝像頭拍攝的圖像，進行閥值變換、濾波、銳化、細(xì)化、特征提取、圖像分割及邊緣提取等數(shù)學(xué)算法操作后，得到石材工件的圖形文件。
[0017]所述的自動編程模塊的控制流程為:該自動編程模塊根據(jù)檢測識別模塊提供的圖形文件，首先對磨輪的運動軌跡進行預(yù)編程，然后根據(jù)參數(shù)自適應(yīng)加工模塊提供的工藝參數(shù)進行軌跡優(yōu)化；再根據(jù)軌跡的過渡段、交叉段不合理的部分進行修整、優(yōu)化，最終得到磨輪的運動軌跡路線圖，并自動生成程序代碼后保存。[0018]所述的自動換刀模塊的控制流程為:該自動換刀模塊啟動時，所有的其他動作都停止；首先判斷現(xiàn)用的磨輪編號，由磨輪運動機構(gòu)帶動磨輪運動到現(xiàn)用磨輪編號的位置，進行卸刀；然后根據(jù)參數(shù)自適應(yīng)加工模塊提供的參考磨輪編號，由磨輪運動機構(gòu)帶動磨輪卡盤運動到參考磨輪的空間位置，進行裝刀；最后由磨輪運動機構(gòu)帶動磨輪運動的加工原點，為下一步的加工做好準(zhǔn)備。
[0019]所述的磨輪磨損檢測補償模塊的控制流程為:設(shè)置一個電流檢測裝置，通過該電流檢測裝置實時檢測磨輪驅(qū)動電機的電流，如果電流發(fā)生變化說明磨輪磨損了，并發(fā)送信號給磨輪運動機構(gòu)的控制模塊，由Z軸運動平臺帶動磨輪驅(qū)動機構(gòu)和在用磨輪共同向下運動，完成加壓，直到達(dá)到預(yù)設(shè)的壓力值；該磨輪磨損檢測補償模塊在工件加工過程中全程運行。
[0020]所述的參數(shù)自適應(yīng)加工模塊中包括石材數(shù)據(jù)包、加工方法數(shù)據(jù)包、刀具數(shù)據(jù)包以及工藝參數(shù)數(shù)據(jù)包。
[0021]采用上述方案后，本發(fā)明具有的優(yōu)點與效果如下:
1、本發(fā)明通過設(shè)置檢測識別裝置，采用機器視覺技術(shù)和自動圖形編程技術(shù)相結(jié)合，由CXD攝像頭采集圖像，經(jīng)過計算處理后生成工件的圖形文件，控制裝置再根據(jù)圖形文件及設(shè)定的加工工藝與相關(guān)參數(shù)，實現(xiàn)自動圖形化數(shù)控編程，省去了大量的手工編程時間，效率大幅提高，并降低了對工人操作技能的要求。
[0022]2、本發(fā)明可以通過在工作臺上劃分多個區(qū)域，并配合CXD攝像頭，可以實現(xiàn)多個具有不同高度、不同形狀、不同材質(zhì)工件的同時加工，克服了現(xiàn)有自動化磨拋加工設(shè)備只能實現(xiàn)單工件或是多個相同材質(zhì)及規(guī)格工件的一次連續(xù)加工，非常適合碑石等高檔次塊狀石材的加工。
[0023]3、本發(fā)明的所有直線坐標(biāo)軸的進給運動均可以采用絲杠螺母副傳動方式，具有更高的精度。其中，橫梁X方向的進給可以采用雙邊同步驅(qū)動技術(shù)，避免了單邊驅(qū)動時產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)扭矩造成的一邊驅(qū)動落后或振動的問題，比傳統(tǒng)石材加工設(shè)備采用的齒輪齒條副具有更高的進給精度和進給速度。
[0024]4、本發(fā)明能夠根據(jù)加工階段和石材材質(zhì)的不同，自動換刀和調(diào)整工藝參數(shù)，同時還采用了磨輪損耗自動檢測及補償技術(shù)，使得石材表面加工質(zhì)量和磨拋效率均得到明顯提聞。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1是本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明的主視圖；
圖3是本發(fā)明所述工作臺裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是本發(fā)明所述磨輪運動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5是本發(fā)明所述檢測識別裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖6是本發(fā)明所述刀庫的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖7是本發(fā)明控制裝置的控制框圖；
圖8是本發(fā)明的工作流程圖；
圖9是本發(fā)明自動檢測識別模塊的流程圖； 圖10是本發(fā)明自動編程模塊的流程圖；
圖11是本發(fā)明自動換刀模塊的流程圖；
圖12是本發(fā)明磨輪磨損檢測及補償模塊的流程圖；
圖13是本發(fā)明參數(shù)自適應(yīng)加工模塊的示意圖。
【具體實施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步詳述。
[0027]本發(fā)明所揭示的是一種塊狀石材全自動磨拋機，如圖1及圖2所示，為本發(fā)明的較佳實施例。所述全自動磨拋機包括工作臺裝置1、磨輪運動機構(gòu)2、檢測識別裝置3以及控制裝置4，還可以進一步包括刀庫5。其中:
所述的工作臺裝置I包括用以承載石材工件6的工作臺11以及可以帶動工作臺11移動使工件進出磨拋工作空間的傳動機構(gòu)12。優(yōu)選地，所述工作臺11上可以劃分出多個工作區(qū)域，本實施例劃分有四個工作區(qū)域，每個工作區(qū)域可以放置不同的工件6，劃分區(qū)域的目的是為了便于區(qū)別不同種類的石材，而且在安放工件時應(yīng)按照不同的區(qū)域分別安放，不能用石材工件壓住區(qū)域分割線。所述的傳動機構(gòu)12用以帶動工作臺11移動，使工作臺11上的工件6可以移入工作空間進行磨拋加工，或者移出工作空間進行更換工件或者翻轉(zhuǎn)工件以進行下個面的加工。該傳動機構(gòu)12可以采用多種結(jié)構(gòu)形式，同時配合圖3所示，本實施例所述的傳動機構(gòu)12包括電機121、受電機121驅(qū)動的滾珠絲杠122以及與滾珠絲杠122嚙合的螺母123，該螺母123則固定在所述的工作臺11下方。所述的傳動機構(gòu)12還包括導(dǎo)軌124以及可以在該導(dǎo)軌124上移動的移動結(jié)構(gòu)，該移動結(jié)構(gòu)則固定所述工作臺11下方。由于工作臺11以及放置在工作臺上的工件重量較重，為了方便工作臺11的移動，所述的移動結(jié)構(gòu)可以為安裝在工作臺11下方的滾輪125，該滾輪125滾動在所述的導(dǎo)軌124上。上述傳動機構(gòu)12，通過電機121的正反轉(zhuǎn)，就可以實現(xiàn)工作臺11的進出動作。具體安放工件的過程如下:將工作臺11移出工作空間達(dá)到裝卸工位，在裝卸工位將石材工件6安裝在工作臺11上，由于石材工件體積大重量重，因此通常無需固定工件；之后再由工作臺11帶動石材工件6進入到工作空間的磨拋工位。
[0028]所述的磨輪運動機構(gòu)2包括磨輪驅(qū)動機構(gòu)21以及可帶動磨輪驅(qū)動機構(gòu)21實現(xiàn)XYZ三維直線運動的三維運動平臺。該磨輪驅(qū)動機構(gòu)21包括可卡固磨輪7的磨輪卡盤211以及可帶動磨輪卡盤211旋轉(zhuǎn)的磨輪驅(qū)動電機212，通過該磨輪驅(qū)動電機212可帶動磨輪7旋轉(zhuǎn)以實現(xiàn)對工件的磨削加工。XYZ三維運動平臺是現(xiàn)有常見機構(gòu)，用以實現(xiàn)在XYZ三維空間內(nèi)的直線運動，本發(fā)明所述的三維運動平臺可以采用現(xiàn)有機構(gòu)。為了實現(xiàn)平穩(wěn)運行以及提高進給精度，本發(fā)明所述的三維運動平臺可以采用橋式結(jié)構(gòu)以及絲杠螺母副傳動方式。具體結(jié)構(gòu)同時配合圖4所示，所述的三維運動平臺包括兩個分別設(shè)置在所述工作臺11兩側(cè)的X軸運動平臺22、橫跨在兩個X軸運動平臺22之間的Y軸運動平臺23以及設(shè)置在該Y軸運動平臺23上的Z軸運動平臺24。所述的兩個X軸運動平臺22分別包括X軸伺服電機221、X軸滾珠絲杠222、X軸滑塊223以及X軸導(dǎo)軌224，X方向由雙邊同步X軸伺服電機211轉(zhuǎn)動，帶動X軸滾珠絲杠222，使X軸滑塊223沿著X軸導(dǎo)軌224完成磨拋運動的X向的進給，而兩側(cè)的X軸伺服電機221由一對具有同步功能的驅(qū)動器驅(qū)動實現(xiàn)雙邊的同步驅(qū)動，使兩邊的運動保持高度的一致性。所述的Y軸運動平臺23包括Y軸伺服電機231、Y軸滾珠絲杠232、Y軸滑塊233、Y軸導(dǎo)軌234以及兩端分別安裝在X軸運動平臺22兩側(cè)的X軸滑塊224上的橫梁235，Y方向由Y軸伺服電機231轉(zhuǎn)動，帶動Y軸滾珠絲杠232，沿著Y軸導(dǎo)軌234完成Y軸滑塊233的Y向運動。所述的Z軸運動平臺24包括Z軸伺服電機241、Z軸滾珠絲杠242、Z軸滑塊243以及Z軸導(dǎo)軌244，Z方向為由Z軸伺服電機241，帶動Z軸滾珠絲杠242沿著Z軸導(dǎo)軌244完成Z向滑塊243的Z向運動，所述的磨輪驅(qū)動機構(gòu)21固定安裝在該Z軸滑塊243上，進而實現(xiàn)所述磨輪驅(qū)動機構(gòu)21和在用磨輪7的Z向運動。
[0029]所述的檢測識別裝置3用于采集工作空間內(nèi)的工件6的圖像，并傳輸給所述的控制裝置4。同時配合圖5所示，所述的檢測識別裝置3包括CXD攝像頭31，該CXD攝像頭31安裝在萬向節(jié)32下方，萬向節(jié)32固定安裝在攝像頭支架33上。這樣萬向節(jié)32可以讓CXD攝像頭31實現(xiàn)大角度的調(diào)整，可以使得攝像頭的可視范圍變大，更好的俯視整個加工工作空間，采集更全面的圖像。如果需要，所述的檢測識別裝置3可以安裝在所述三維運動平臺上(本實施例是安裝在所述橫梁235上)，這樣可以在三維運動平臺的帶動下進行移動檢測工作空間。此外，本發(fā)明可以采用雙目CXD攝像頭31，這樣不但可以檢測石材工件的形狀輪廓，還可以對石材工件的高度進行檢測識別，從而可以做到不同形狀、不同高度石材的同時檢測及同時加工。
[0030]所述的刀庫5用于安放各個類型的磨輪，包括待用磨輪或者已用磨輪。同時配合圖6所示，所述的刀庫5設(shè)置在所述工作臺11的一端，其包括刀架51，該刀架51上固定安裝了數(shù)個磨輪夾具52，每個磨輪夾具52可以固定一個磨輪7。而每個磨輪夾具52可以設(shè)置相應(yīng)的編號，每個編號對應(yīng)同一類型的待用磨輪，并且可以將磨輪的XYZ三維的空間位置數(shù)據(jù)、磨輪的類型以及型號等數(shù)據(jù)都對應(yīng)于相應(yīng)的編號，并預(yù)先輸入到控制裝置中，為自動換刀編程提供磨輪的數(shù)字化參數(shù)。
[0031]所述的控制裝置4用以控制各裝置或機構(gòu)動作，其包含了自動化、智能化的各個所需的軟件模塊，是整個系統(tǒng)的核心。同時配合圖7所示，該控制裝置4內(nèi)部的軟件模塊包括人機界面模塊41、檢測識別模塊42、自動編程模塊43、參數(shù)自適應(yīng)加工模塊44以及電機驅(qū)動控制模塊45 (包括YXZ三維運動平臺的四個電機以及磨輪驅(qū)動電機)，還可以進一步包括自動換刀模塊46以及磨輪磨損檢測補償模塊47。所述的檢測識別裝置3與所述檢測識別模塊42相連，所述的電機驅(qū)動模塊45分別與各電機的驅(qū)動器相連。
[0032]本發(fā)明的控制方法如圖8所示，具體為:
安放石材工件6并由工作臺11運送到工作空間，再通過人機界面模塊41輸入石材材質(zhì)參數(shù)；由檢測識別裝置3的CXD攝像頭31對整個工作臺11工作空間內(nèi)的石材工件6進行圖像采集，并傳輸給檢測識別模塊42，通過檢測識別模塊42計算處理得到各工件6的分布及其外形，并轉(zhuǎn)換成CAD等圖形文件，保存并輸出給自動編程模塊43 ；自動編程模塊43根據(jù)圖形文件以及設(shè)定的各工件的材質(zhì)等參數(shù)，進行磨輪運動軌跡的自動編程，輸出相應(yīng)的程序代碼，并傳送給電機驅(qū)動控制模塊45 ;參數(shù)自適應(yīng)加工模塊44根據(jù)人工輸入的石材參數(shù)給出工藝參數(shù)的參考參數(shù),并傳遞給電機驅(qū)動控制模塊45 ;根據(jù)參數(shù)自適應(yīng)加工模塊44提供的參考參數(shù)啟動或者不啟動自動換刀模塊46,進行自動調(diào)用磨輪或者使用原有磨輪；電機驅(qū)動控制模塊45根據(jù)提供的工藝參數(shù)以及磨輪軌跡程序代碼帶動磨輪開始對各個區(qū)域的石材工件6進行磨削加工；在加工過程中，磨輪磨損檢測補償模塊47不斷的對磨輪的磨損量進行檢測，并把相關(guān)數(shù)據(jù)傳送給電機驅(qū)動控制模塊45，驅(qū)動Z向運動平臺24進行相應(yīng)的補償；磨輪加工到不同區(qū)域的工件時，參數(shù)自適應(yīng)加工模塊44會自動調(diào)整工藝參數(shù)適應(yīng)要加工的石材材質(zhì)，判斷啟動或者不啟動自動換刀模塊46 ;在不同的加工階段，使用不同的磨輪，參數(shù)自適應(yīng)加工模塊44也會相應(yīng)調(diào)整工藝參數(shù)，并啟動自動換刀模塊46，直到加工到程序設(shè)定的加工工藝；工作臺11運出石材工件6，磨拋機歸零，控制裝置4待機，工作結(jié)束。
[0033]這樣，磨拋機就完成了工作臺11上的所有工件的一個面的所有加工工序，工作結(jié)束后，工作臺11已移動至裝卸工位，人工或采用機械方式翻轉(zhuǎn)工件6，然后返回磨拋工位，再循環(huán)上述加工過程，直到加工完所有需要加工的表面為止。
[0034]如圖9所示，是檢測識別裝置3采集圖像后的相應(yīng)的控制裝置4內(nèi)的檢測識別模塊42的流程圖。工件加工之前就由檢測識別模塊42對石材工件6進行檢測，這是工件加工的第一步。檢測識別模塊42對雙目CCD攝像頭31拍攝的圖像，進行閥值變換、濾波、銳化、細(xì)化、特征提取、圖像分割及邊緣提取等數(shù)學(xué)算法操作后，得到石材工件的CAD 二維圖形文件，由于是雙目攝像頭，根據(jù)兩個攝像頭之間的距離以及兩個攝像頭采集的圖像的差別進行分析，可得到石材工件的CAD三維圖形文件。
[0035]如圖10所示，為自動編程模塊43的流程圖。該自動編程模塊43根據(jù)檢測識別模塊42提供的CAD三維圖形文件，首先對磨輪的運動軌跡進行預(yù)編程，然后根據(jù)參數(shù)自適應(yīng)加工模塊44提供的工藝參數(shù)(進給速度、加工轉(zhuǎn)速、背吃刀量)，進行軌跡優(yōu)化；再根據(jù)軌跡的過渡段、交叉段不合理的部分進行修整、優(yōu)化，最終得到磨輪的運動軌跡路線圖，并自動生成程序代碼(如G代碼)并保存。
[0036]如圖11所示，是自動換刀模塊46的流程圖。自動換刀模塊46啟動時，所有的其他動作都停止。首先是判斷現(xiàn)用的磨輪的編號，由磨輪運動機構(gòu)2帶動磨輪運動到現(xiàn)用磨輪編號的位置，進行卸刀；然后根據(jù)參數(shù)自適應(yīng)加工模塊44提供的參考磨輪編號，由磨輪運動機構(gòu)2帶動磨輪卡盤211運動到參考磨輪的空間位置，進行裝刀；最后由磨輪運動機構(gòu)2帶動磨輪運動的加工原點，為下一步的加工做好準(zhǔn)備。整個過程中自動換刀模塊46全自動完成，且通過該自動換刀模塊46，可根據(jù)磨拋加工的工藝要求自動更換具有不同粒度的磨削或拋光工具，以實現(xiàn)不同工序的加工。
[0037]所述的磨輪磨損檢測補償模塊47的運行可以保證加工過程中獲得比較高的加工表面精度，如圖12所示，是磨輪磨損檢測補償模塊47的流程圖。該磨輪磨損檢測補償模塊47在工件加工過程中全程運行。由于磨輪的磨損會相應(yīng)的引起磨輪驅(qū)動電機的電流變化，因此根據(jù)磨輪驅(qū)動電機的電流變化可以確定磨輪是否磨損。所以可以設(shè)置一個電流檢測裝置48，通過該電流檢測裝置48實時檢測磨輪驅(qū)動電機的電流，如果電流發(fā)生變化說明磨輪磨損了，并發(fā)送信號給磨輪運動機構(gòu)2的控制模塊，由Z軸伺服電機241，帶動Z軸滾珠絲杠242沿著Z軸導(dǎo)軌244帶動磨輪驅(qū)動機構(gòu)21和在用磨輪7共同向下運動，完成加壓，直到達(dá)到預(yù)設(shè)的壓力值。
[0038]如圖13所示，是參數(shù)自適應(yīng)加工模塊44的示意圖，該模塊是完成整個裝置自動化、智能化的核心。該模塊中包括石材的數(shù)據(jù)包、加工方法的數(shù)據(jù)包、刀具數(shù)據(jù)包、工藝參數(shù)數(shù)據(jù)包等整個加工過程中需要的所有數(shù)據(jù)。其中石材的數(shù)據(jù)包包括石材的生產(chǎn)廠家、石材名稱、石材肖氏硬度、體積、密度、壓縮強度、彎曲強度等信息；加工方法的數(shù)據(jù)包包括加工方式、工序類型、加工性質(zhì)等信息；刀具數(shù)據(jù)包包括刀具的生產(chǎn)企業(yè)、刀具的型號、刀具的粒度、刀具的金剛石排列方式、刀具的金剛石密度、刀具的轉(zhuǎn)速范圍等信息；工藝參數(shù)數(shù)據(jù)包包括進給速度、加工轉(zhuǎn)速、背吃刀量、磨削壓力、磨料流量等信息。根據(jù)加工前人工設(shè)定的基本信息可以從參數(shù)自適應(yīng)加工模塊44的數(shù)據(jù)庫中選擇最優(yōu)的加工工藝參數(shù)，為整個加工過程提供智能型的數(shù)據(jù)支持。本發(fā)明的最大特點之一就在于使用了參數(shù)自適應(yīng)加工模塊，其在加工中提供的合理加工工藝參數(shù)，可以使加工中獲得比較好的加工效果，并且可以減少磨輪的磨損。
[0039] 以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用來限定本發(fā)明實施的范圍。故但凡依本發(fā)明的權(quán)利要求和說明書所做的變化或修飾，皆應(yīng)屬于本發(fā)明專利涵蓋的范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種塊狀石材全自動磨拋機，其特征在于:包括工作臺裝置、磨輪運動機構(gòu)、檢測識別裝置以及控制各裝置或機構(gòu)動作的控制裝置；該工作臺裝置包括用以承載石材工件的工作臺以及可以帶動工作臺移動使工件進出磨拋工作空間的傳動機構(gòu)；該磨輪運動機構(gòu)包括磨輪驅(qū)動機構(gòu)以及可帶動磨輪驅(qū)動機構(gòu)實現(xiàn)XYZ三維直線運動的三維運動平臺，該磨輪驅(qū)動機構(gòu)包括可卡固磨輪的磨輪卡盤以及可帶動磨輪卡盤旋轉(zhuǎn)的磨輪驅(qū)動電機；該檢測識別裝置包括CCD攝像頭，該CCD攝像頭安裝在萬向節(jié)的下方，萬向節(jié)固定安裝在攝像頭支架上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的塊狀石材全自動磨拋機，其特征在于:所述的檢測識別裝置安裝在所述三維運動平臺上，其采用雙目C⑶攝像頭。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的塊狀石材全自動磨拋機，其特征在于:進一步包括刀庫，該刀庫設(shè)置在所述工作臺的一端，其包括刀架，該刀架上固定安裝了數(shù)個用以固定磨輪的磨輪夾具。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的塊狀石材全自動磨拋機，其特征在于:所述的工作臺上劃分有用以放置不同工件的多個工作區(qū)域。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的塊狀石材全自動磨拋機，其特征在于:所述的傳動機構(gòu)包括電機、受電機驅(qū)動的滾珠絲杠以及與滾珠絲杠嚙合的螺母，該螺母固定在所述的工作臺下方；該傳動機構(gòu)還包括導(dǎo)軌以及可以在該導(dǎo)軌上移動的移動結(jié)構(gòu)，該移動結(jié)構(gòu)固定所述工作臺的下方；所述的移動結(jié)構(gòu)可以為安裝在工作臺下方的滾輪，該滾輪滾動在所述的導(dǎo)軌上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5之一所述的塊狀石材全自動磨拋機的控制方法，其特征在于:所述的控制裝置包括人機界面模塊、檢測識別模塊、自動編程模塊、參數(shù)自適應(yīng)加工模塊以及電機驅(qū)動控制模塊，還包括自動換刀模塊以及磨輪磨損檢測補償模塊；所述的檢測識別裝置與所述檢測識別模塊相連，所述的電機驅(qū)動模塊分別與各電機的驅(qū)動器相連；所述的磨輪磨損檢測補償模塊可以連`接一個磨輪驅(qū)動電機的電流檢測裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的塊狀石材全自動磨拋機的控制方法，其特征在于:安放石材工件并由工作臺運送到工作空間，再通過人機界面模塊輸入石材材質(zhì)參數(shù)；由CCD攝像頭對整個工作空間內(nèi)的石材工件進行圖像采集，并傳輸給檢測識別模塊，通過檢測識別模塊轉(zhuǎn)換成圖形文件，保存并輸出給自動編程模塊；自動編程模塊根據(jù)圖形文件以及設(shè)定的各工件材質(zhì)參數(shù)，進行磨輪運動軌跡的自動編程，輸出相應(yīng)的程序代碼，并傳送給電機驅(qū)動控制模塊；參數(shù)自適應(yīng)加工模塊根據(jù)人工輸入的石材參數(shù)給出工藝參數(shù)的參考參數(shù)，并傳遞給電機驅(qū)動控制模塊；根據(jù)參數(shù)自適應(yīng)加工模塊提供的參考參數(shù)啟動或者不啟動自動換刀模塊，進行自動調(diào)用磨輪或者使用原有磨輪；電機驅(qū)動控制模塊根據(jù)提供的工藝參數(shù)以及磨輪軌跡程序代碼帶動磨輪開始對各個區(qū)域的石材工件進行磨削加工；在加工過程中，磨輪磨損檢測補償模塊不斷的對磨輪的磨損量進行檢測，并把相關(guān)數(shù)據(jù)傳送給電機驅(qū)動控制模塊，驅(qū)動Z向運動平臺進行相應(yīng)的補償；磨輪加工到不同區(qū)域的工件時，參數(shù)自適應(yīng)加工模塊會自動調(diào)整工藝參數(shù)適應(yīng)要加工的石材材質(zhì)，判斷啟動或者不啟動自動換刀模塊；在不同的加工階段，使用不同的磨輪，參數(shù)自適應(yīng)加工模塊也會相應(yīng)調(diào)整工藝參數(shù)，并啟動自動換刀模塊，直到加工到程序設(shè)定的加工工藝；工作臺運出石材工件，磨拋機歸零，控制裝置待機，工作結(jié)束。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的塊狀石材全自動磨拋機的控制方法，其特征在于:所述的自動編程模塊的控制流程為:該自動編程模塊根據(jù)檢測識別模塊提供的圖形文件，首先對磨輪的運動軌跡進行預(yù)編程，然后根據(jù)參數(shù)自適應(yīng)加工模塊提供的工藝參數(shù)進行軌跡優(yōu)化；再根據(jù)軌跡的過渡段、交叉段不合理的部分進行修整、優(yōu)化，最終得到磨輪的運動軌跡路線圖，并自動生成程序代碼后保存。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的塊狀石材全自動磨拋機的控制方法，其特征在于:所述的磨輪磨損檢測補償模塊的控制流程為:設(shè)置一個電流檢測裝置，通過該電流檢測裝置實時檢測磨輪驅(qū)動電機的電流，如果電流發(fā)生變化說明磨輪磨損了，并發(fā)送信號給磨輪運動機構(gòu)的控制模塊，由Z軸運動平臺帶動磨輪驅(qū)動機構(gòu)和在用磨輪共同向下運動，完成加壓，直到達(dá)到預(yù)設(shè)的壓力值；該磨輪磨損檢測補償模塊在工件加工過程中全程運行。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的塊狀石材全自動磨拋機的控制方法，其特征在于:所述的參數(shù)自適應(yīng)加工模塊中包括石材數(shù)據(jù) 包、加工方法數(shù)據(jù)包、刀具數(shù)據(jù)包以及工藝參數(shù)數(shù)據(jù)包。
【文檔編號】B24B7/22GK103769969SQ201410047484
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年2月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月11日
【發(fā)明者】常雪峰, 羅善明, 謝丹, 丁煥琪 申請人:廈門理工學(xué)院