專利名稱：火花識別對刀方法及磨削加工自動化系統(tǒng)的制作方法
火花識別對刀方法及磨削加工自動化系統(tǒng)
(一) 技術(shù)領域 本發(fā)明屬于金屬磨削加工技術(shù)的智能自動化裝置
(二)
背景技術(shù)：
現(xiàn)代的制造技術(shù)正朝著柔性制造(FMS)、計算機集成制造(CIM)和智能制造(IM) 等方向發(fā)展。其中智能制造(IM)更作為先進制造技術(shù)的重要內(nèi)容而日益成為研究的 熱點。它旨在將智能控制的理論和方法引入制造過程，通過模擬人類專家的思維和 推理活動，取代和延伸制造環(huán)境中的部分腦力，從而使制造系統(tǒng)能自動檢測其運行 狀態(tài)和環(huán)境變化，在收到外界和內(nèi)部激勵時，能作出正確的判斷和決策，以保證系 統(tǒng)獲得穩(wěn)健的加工效果。
目前，磨削加工正朝自動化、智能化方向發(fā)展。但是，眾多的影響因素為數(shù)學 模型的建立造成了極大的困難，致使依賴于數(shù)學模型的自動化控制方法無能為力。 我國目前磨床品種雖已達400種左右，但對于數(shù)控生產(chǎn)型及自動化生產(chǎn)型的產(chǎn)品還 感不足，
磨削加工的精度控制包括尺寸精度、形狀與位置精度、表面質(zhì)量等多方面。同 其他的機械加工相比，磨削加工工藝具有獨^^的特點，磨削機理更為復雜，要求的 精度更高，尤其表現(xiàn)在表面質(zhì)量上。在磨削加工中，砂輪的磨損狀態(tài)是砂輪磨削性 能好壞的重要指標之一，它影響著磨削加工效率和加工質(zhì)量。然而，影響磨削過程 的因素較多，如磨削過程中砂輪的磨損、對刀精度等，僅靠操作者來獲得較好的磨 削效果難度較大，迫切需要找到一種對磨削加工進行在線監(jiān)測的方法。在磨削過程 中影響工作表面質(zhì)量的因素非常多而且各個因素之間相互影響，表面質(zhì)量完整性指 標的在線測量也非常難，這就為數(shù)學模型的建立造成了極大的困難。工件表面質(zhì)量 完整性的評價又是靠人為經(jīng)驗來判定的，主觀因素占很大的比重，為加工結(jié)果的評 價造成了很大的困難。
在磨削過程中由于砂輪的不斷磨損會造成磨削精度和效率的下降，傳統(tǒng)的磨削 系統(tǒng)只是對砂輪尺寸的變化進行補償，卻并不修正磨削參數(shù)。目前，大多數(shù)研究都 是采取一定的手段對砂輪的磨損量進行檢測和補償，在砂輪修磨完成后，砂輪將又 回到初始狀態(tài)開始新的一輪循環(huán)。借以修正磨削參數(shù)減低磨削結(jié)果誤差。針對傳統(tǒng) 磨削加工過程精度控制遇到的種種困難，在控制加工工藝參數(shù)方面出現(xiàn)了將傳統(tǒng)的 專家推理機構(gòu)同模糊神經(jīng)網(wǎng)絡相結(jié)合的智能型磨削參數(shù)決策系統(tǒng)。在系統(tǒng)中利用專家系統(tǒng)對磨削參數(shù)初步?jīng)Q策，并在加工間隙及加工結(jié)束時對加工參數(shù)進行調(diào)節(jié)以及 對知識庫進行修正，使系統(tǒng)具有了很強的自適應能力和自學習能力，提高了磨削的 精度和磨削效率并減小了磨削加工的誤差。當機床和環(huán)境發(fā)生改變時能保證始終獲 得理想的加工效果。也有人將聲發(fā)射技術(shù)、變頻調(diào)速裝置的微力矩測量技術(shù)等應用 于這一領域。
上述許多控制方法都必須解決砂輪磨損量的測量問題，而砂輪磨損量的準確在 線測量是不容易實現(xiàn)的， 一般都要在非加工狀態(tài)完成這些工作，至今尚未見在動態(tài) 加工中測量和修正砂輪磨損量的方法。這也就制約了真正意義上的全自動智能化磨 削加工。有些技術(shù)則在抗環(huán)境及供電系統(tǒng)部穩(wěn)定因素的干擾方面存在一定的問題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是公開火花識別對刀方法及磨削加工自動化系統(tǒng)，實現(xiàn)磨削加工全 過程智能化自動控制，重點是準確、可靠的解決自動對刀問題、由砂輪磨損導致的 尺寸補償問題、磨削過程的在線尺寸測量和運動伺服控制問題。將視覺技術(shù)、PLC 技術(shù)和運動控制技術(shù)有機的結(jié)合，提出了利用視覺技術(shù)解決對刀問題；在線尺寸測 量和砂輪磨損補償問題；用PLC技術(shù)、運動控制技術(shù)解決運動伺服控制問題的解決 方案。利用視覺技術(shù)在砂輪向磨削表面進給的動態(tài)下自動識別與工件接近的工況， 并瞬間自動轉(zhuǎn)換至磨削加工狀態(tài)，解決自動對刀問題。在后續(xù)的加工過程中，同樣 利用視覺技術(shù)解決工件尺寸的在線自動測量問題，并結(jié)合多軸控制系統(tǒng)自動完成整 個磨削加工過程。
本發(fā)明方法是利用火花識別法實現(xiàn)自動對刀，利用視覺技術(shù)完善磨削加工的 自動控制。火花對刀的技術(shù)關(guān)鍵是實時捕捉砂輪與加工表面接觸時瞬間的磨擦火花 信息首先用攝像方法實時采集檢測工件表面狀態(tài)，圖像處理軟件對信息進行實時 閾值甄別， 一旦檢測到砂輪接觸工件表面產(chǎn)生的摩擦火花，圖象最高閾值瞬間躍升 至設定的門檻閾值，控制軟件便發(fā)出信號，同時停止砂輪運動和啟動相應的程序和 伺服執(zhí)行機構(gòu)開始正常磨削過程。
本發(fā)明系統(tǒng)主要包括照明系統(tǒng)、CCD攝像機、圖像采集卡及相關(guān)聯(lián)的處理設 備。所述的照明系統(tǒng)光源選擇多個LED發(fā)光二極管組合而成的組合光源。被測部分 的特征清楚地與周圍的背景區(qū)分開，使兩者的灰度值的差別盡可能地大，盡量增強 被測部分或特征邊緣的對比度，釆用小角度軸向光照明的方式。所述的CCD攝像機 裝有與光源裝調(diào)裝置攝像頭處在一個密封的裝置中，可作相機方位的微量調(diào)節(jié)。
圖像采集卡接收從CCD攝像頭中輸入的模擬電信號，由AZD轉(zhuǎn)換為離散的數(shù)字信號，將離散的信號存儲在圖像的一個或者多個存儲單元中，當計算機發(fā)出傳送指 令時，經(jīng)過PCI總線將圖像信息傳到計算機內(nèi)存以便于計算機的運算處理，或者直 接送到顯示卡上進行顯示。輸出四路模擬信號，還具有外部觸發(fā)功能，并且可以通 過RTSI (實時系統(tǒng)總線)與運動控制卡連在一起相互觸發(fā)，從而完成視覺系統(tǒng)與運動
控制系統(tǒng)的相互的數(shù)據(jù)信號交換功能。
圖像采集卡輸入的視頻信號經(jīng)數(shù)字解碼器，模數(shù)轉(zhuǎn)換器，比例縮放，裁減，色
空變換等處理，通過PCI總線傳到VGA卡，實時顯示或傳到計算機內(nèi)存實時存儲。 它由三個Scatter-gather DMA控制器，可以不經(jīng)過CPU直接由PCI總線將視頻數(shù)據(jù) 輸入到連續(xù)的或者分開內(nèi)存中。其采集圖像深度為8Bit，可支持的分辨率為 2048Pixel(H) X 1024 Pixel (V)，支持的視頻輸入的制式PAL， NTSC，具有消色濾波 功能，可實現(xiàn)RTSI同步采集。計算機配置滿足圖像處理的速度和畫面質(zhì)量的要求， 包含大量通用指令，增強了PC的處理能力，完全兼容于現(xiàn)存的各類操作系統(tǒng)與應用 軟件。對大多數(shù)圖像采集視覺函數(shù)，如濾波、閾值處理、運算、邏輯和形態(tài)學都有 顯著的性能增益。
本發(fā)明系統(tǒng)的流程為系統(tǒng)啟動后，機械手啟動等待執(zhí)行信息，受到信息后， 自動自原料庫抓取工件并向工作臺遞送，送料到位后釋放工件，同時電磁吸盤啟動 吸住工件，工作臺運動，磨頭啟動砂輪開始下行，同時啟動視覺檢測系統(tǒng)，CCD攝 像機實時采集工件表面環(huán)境圖像，通過圖像采集卡把原始圖像轉(zhuǎn)化為數(shù)字圖像信息 并傳入計算機，用圖像處理軟件對數(shù)字圖像進行處理并得到環(huán)境圖像變化的閾值信 號，并隨時與設定的閾值門檻值進行比較，如閾值低于門檻值則砂輪繼續(xù)下行，一 旦閾值達到門檻值，則砂輪立即停止下行，對刀程序結(jié)束，向磨削加工運控系統(tǒng)發(fā) 出信息開始加工過程。進入加工程序后，工作臺啟動、開始第一次磨削，磨削結(jié)束 給出完成信息，啟動視覺檢測，檢測結(jié)果與預設的尺寸指標比對，如果未達標則砂 輪根據(jù)加工余量與標準值的差值僅給，進行下次磨削加工過程，檢測和加工循環(huán)進 行， 一旦尺寸達標則停止加工過程，電磁吸盤釋放，磨頭提起，工作臺復位，給出 磨削結(jié)束信息，進入下一批工件加工的準備狀態(tài)。，
本發(fā)明的集成控制系統(tǒng)為將Labview軟件平臺、視覺技術(shù)、圖像處理技術(shù)、 運動控制技術(shù)及PLC技術(shù)有機的結(jié)合，按照檢測與控制的不同要求設計了協(xié)調(diào)統(tǒng)一 的繼承系統(tǒng)，其中攝像頭、圖像采集卡與圖像處理軟件完成火花識別，結(jié)合運動控 制系統(tǒng)完成自動對刀工作。伺服控制系統(tǒng)負責走刀、工作臺進給和機械手運轉(zhuǎn)得的 精密控制。采取多線程方式實現(xiàn)運動控制與火花檢測的并行運行，程序啟動后，一
6方面，由move模塊前9個相關(guān)模塊組成的運動控制程序控制砂輪下行，同時，由圖 像灰度值獲取模塊前的8個模塊組成的視覺檢測程序完成對工件表面環(huán)境圖像的監(jiān) 測和處理，給出工件表面的動態(tài)環(huán)境狀態(tài)，并與預設的火花灰度門檻值進行比對， 一旦出現(xiàn)火花，且火花閾值達到設定的檢測門檻值，便產(chǎn)生一個信號，傳至st叩模 塊，停止砂輪下行運動，結(jié)束自動對刀過程。
(四)


圖1為本發(fā)明視覺對刀及平面磨削控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明自動對刀磨削加工工藝流程及控制關(guān)系圖； 圖3為本發(fā)明集成控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖； 圖4為本發(fā)明自動對刀及磨削加工圖形化程序圖。
(五)
具體實施例方式
視覺對刀及磨削控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖.l所示。在對刀時，運動控制系統(tǒng)以 適當?shù)倪\動程序驅(qū)動砂輪向磨削面靠近，視覺火花監(jiān)視系統(tǒng)適時啟動，當砂輪與加 工面接觸并產(chǎn)生微小的火花，敏感的視覺系統(tǒng)會立即發(fā)現(xiàn)這一信息，向運控系統(tǒng)發(fā) 出停止進給的指令，結(jié)束對刀過程。由于判斷對刀情況的信息是磨擦火花，整個對 刀過程與砂輪的實際尺寸和進給的行程無關(guān)，因而完全避免了砂輪磨損補償?shù)碾y題。 對刀結(jié)束既確定了磨削運動控制基點(零點)，運控系統(tǒng)立即機進入磨削加工程序， 利用確定的初始加工量完成第一次磨削。然后，視覺尺寸檢測程序啟動，測量工件 的尺寸，將尺寸測量結(jié)果與目標尺寸進行比較，得出兩者的差值，作為下次加工的 進給量。總體控制程序按照預先設計的加工方案確定加工程序，自動完成整個加工 過程。視覺檢測系統(tǒng)的硬件由光源、CCD攝像機、圖像采集卡、計算機組成；運動 控制硬件由運動控制卡、PLC可編程控制器及伺服執(zhí)行系統(tǒng)組成。軟件由圖形化編 程語言LabVIEW及圖像工具軟件包IMAQ Vision、 NI-Motion運動函數(shù)庫及Motion Assistant組成。系統(tǒng)的工作時首先由CCD攝像機攝取圖像信息，圖像釆集卡把CCD 攝像機上的光信號轉(zhuǎn)換成電信號，即把原始圖像轉(zhuǎn)化為數(shù)字圖像，然后對數(shù)字圖像 進行處理，繼而顯示出測量結(jié)果與判斷信息，并通過接口將信息與運控交換，運動 控制系統(tǒng)根據(jù)判斷信息進行運動控制。
系統(tǒng)控制及流程如圖.2所示照明系統(tǒng)的光源選擇，光源設備的選擇必須符合 所需的幾何形狀、照明亮度、均勻度、發(fā)光的光譜特性，同時還要考慮光源的發(fā)光 效率和使用壽命。常見的可見光源有白熾燈、日光燈、水銀燈和鈉光燈、LED等。 相對來說，LED光源的壽命更長，光源穩(wěn)定工作壽命達到6000h~10000h; LED光源是由許多單個LED發(fā)光二極管組合而成的，因而比其他光源更加容易做成更多的形 狀，更容易針對實際應用需要來設計光源的形狀和尺寸，而且LED光源具有多種顏 色可供選擇，具有功耗小、響應快等優(yōu)點，因此，本視覺系統(tǒng)中采用LED光源。 照明方案照明系統(tǒng)的設計一般遵循以下原則
(1) 確定被測部分或特征，使被測部分或特征清楚地與周圍的背景區(qū)分開來。 例如，使兩者的灰度值的差別盡可能地大，盡量增強被測部分或特征邊緣的對比度 等。視覺檢測系統(tǒng)必須使用預先定義好的程序，例如濾波、圖像減運算、邊緣增強 等技術(shù)從圖像中找到所需的信息，如果可以把待檢測的物體和背景清楚地分開，那 么就可以大大減少圖像處理算法的復雜性，從而減少圖像處理的運算時間，也可以 減少軟件開發(fā)的時間和難度。
(2) 減少反射，這樣可以減少由于光照而給圖像帶來的額外的噪聲，使客觀景
物盡量以不失真的面貌成像，減少圖像處理算法的步驟。盡量屏蔽環(huán)境光線的影響
在實驗室中周圍環(huán)境光線是基本恒定的，而在工業(yè)現(xiàn)場則是一個時變的噪聲，白天 和晚上環(huán)境光線就會發(fā)生很大的變化。采用封閉的照明方案或者增強光照強度就可 以屏蔽周圍環(huán)境光線的影響。
本發(fā)明四種照明的方案，分別為小角度軸向光照明、前向光照明、低角度照 明和背光照明。前向光對零件表面的劃痕有突出作用；低角度照明雖然能突出邊緣， 但是對比度不明顯，且對豎直劃痕有明顯的放大作用；背景光照明存在明顯的衍射 光，容易錯判試樣的邊緣，而且當背景光照明時，需要把光源安置在待檢測沖擊試 樣的背面，該處正是刀具活動的區(qū)域，所以不能采用背景光照明方案；軸向小角度 照明能使被測部分的特征與周圍的背景區(qū)分開來，且能夠突出沖擊式樣的邊緣特征， 所以本發(fā)明采用的是小角度軸向光照明的方式?？梢姴捎眯〗嵌容S向光照明比較適 合試樣的尺寸檢測，對比度明顯且能夠突出沖擊試樣的邊緣，能夠提高檢測精度。 CCD原理及選擇CCD是電荷耦合器(Charge Coupled Device)的簡稱，是一種利用 光電效應原理來實現(xiàn)圖像攝取的專門用途芯片。CCD器件的結(jié)構(gòu)就是將許多基本獨 立的光電轉(zhuǎn)換單元排列在一個平面上，這些縱橫排列的單元集成有幾十萬、幾百萬 甚至幾千萬個光電二極管及譯碼尋址電路。這些基本微小單元稱之為像素，像素的 數(shù)目越多則成像的清晰度越高，成像的質(zhì)量就越好。
為了避免攝像頭污染，應該保證攝像頭處在一個密封的裝置中，當運動控制系 統(tǒng)給出采集圖像的信號時，攝像頭前方的保護屏打開，進行圖像的采集。同時將光 源也放置在此裝置中。為使每次檢測焦距相同，裝置中設計了可保持焦距為定值的機構(gòu)，該裝置也可作相機方位的微量調(diào)節(jié)。
圖像采集卡接收從CCD攝像頭中輸入的模擬電信號，由A/D轉(zhuǎn)換為離散的數(shù)字 信號，將離散的信號存儲在圖像的一個或者多個存儲單元中，當計算機發(fā)出傳送指 令時，經(jīng)過PCI總線將圖像信息傳到計算機內(nèi)存以便于計算機的運算處理，或者直 接送到顯示卡上進行顯示。
考慮到兼容性和系統(tǒng)的要求，本發(fā)明使用NI公司的IMAQ-PCI-1409圖像采集卡。 此采集卡支持多種視頻制式PAL， NTSC等。它不但能夠輸出四路模擬信號，還具 有外部觸發(fā)功能，并且可以通過RTSI (實時系統(tǒng)總線)與運動控制卡連在一起相互觸 發(fā)，從而完成視覺系統(tǒng)與運動控制系統(tǒng)的相互的數(shù)據(jù)信號交換功能。
IMAQ-PCI-1409圖像采集卡輸入的視頻信號經(jīng)數(shù)字解碼器，模數(shù)轉(zhuǎn)換器，比例 縮放，裁減，色空變換等處理，通過PCI總線傳到VGA卡，實時顯示或傳到計算機 內(nèi)存實時存儲。它由三個Scatter-gather DMA控制器，可以不經(jīng)過CPU直接由PCI 總線將視頻數(shù)據(jù)輸入到連續(xù)的或者分開內(nèi)存中。其采集圖像深度為8Bit，可支持的 分辨率為2048Pixel(H) X 1024 Pixel (V)，支持的視頻輸入的制式PAL， NTSC，具有 消色濾波功能，可實現(xiàn)RTSI同步采集。
另外系統(tǒng)還用到了 NI公司的IMAQ-A6804，它作為擴展的視頻輸入線，可以連 接多個攝像頭。它可以連接到圖像采集卡MAQ-PCI-1409的多路視頻輸入通道68針 的連接口上。采用兩個攝像頭，檢測尺寸的攝像頭C1，與檢測V槽參數(shù)的攝像頭C2， 這兩個攝像頭與采集卡的連接形式為IMAQ-A6804，它有四個外接端口，分別為V1， V2， V3， TO，選擇通道V2， V3分別連接兩個攝像頭。
為了滿足圖像處理的速度和畫面質(zhì)量的要求，計算機系統(tǒng)的配置為選用CPU為 Pml.8G以上，內(nèi)存256MB以上的兼容機或品牌機，硬盤在20G以上，32M以上的 VGA顯卡，選擇奔騰系列，因為在奔騰系列的PC機采用了最新的MMX技術(shù)，它 不僅包含大量通用指令，增強了 PC的處理能力，而且MMX技術(shù)也完全兼容于現(xiàn) 存的各類操作系統(tǒng)與應用軟件。利用MMX技術(shù)對于^C多數(shù)圖像采集視覺函數(shù)，如 濾波、閾值處理、運算、邏輯和形態(tài)學都有顯著的性能增益。
圖像采集的參數(shù)設置
NI系統(tǒng)配置采用了簡單易用的MAX (Measurement and Automation)進行底部通 道及采集參數(shù)的相關(guān)設置。首先打開MAX,在安裝好1409卡之后，會在其中出現(xiàn) PCI-1409的選項，新建之后會在IMAQ data文件夾中產(chǎn)生一個.icd文件，相關(guān)設置 在會保存此文件之下。新建.icd文件并給以合適的命名之后，可以在Pr叩erties中進行采集設置。在其中配置查找表(Look-Up Table,縮寫為LUT)，設置LUT為常 規(guī)模式(即線性模式)。選擇采集的通道及相應的采集模式為Standard,啟動采集 (grab),調(diào)整其中的參數(shù)，包括上下左右邊界的尺寸，合適的白平衡電壓及合適的 快門速度，使采集的圖像達到良好的圖像效果。 本發(fā)明對圖像卡的統(tǒng)一參數(shù)設置如下
(1) 設置輸入信號模式為PAL制式
(2) 設置采集窗口的最大范圍768X576
(3) 設置圖像顯示方式按幀顯示
(4) 設置圖像保存格式BMP格式
(5) 縮放的比例為1: 1
(6) 圖像深度為8Bit
采集尺寸時對圖像采集卡的設置如下-
(1) 輸入信號源為Channel2
(2) 設置輸入信道觸發(fā)模式為外部觸發(fā)
(3) 參考電壓為白0.68，黑O. 10
(4) 設置采集圖像的偏移位置(150,30) 圖像預處理
獲取和傳輸圖像的過程往往會發(fā)生圖像失真，所得到圖像和原始圖像有某種程 度的差別。這些都是因為有外界的噪聲加入到圖像中，因此在對采集到的圖像進行 處理前，需要先對圖像進行預處理，就是要對噪聲圖像進行濾波，平滑噪聲圖像。 根據(jù)不同的要求，濾波的方法有很多種，每一種都有各自的優(yōu)點和不足之處。采用 適合的濾波方法去除噪聲是本檢測系統(tǒng)不可忽視的重要因素。有兩種對空間域內(nèi)模 板操進行濾波的方法——均值濾波和中值濾波。中值濾波的輸出與輸入噪聲的密度 分布有關(guān)。而均值濾波的輸出與輸入分布無關(guān)。對隨機噪聲的抑制能力方面來看， 中值濾波性能要比均值濾波差一些。而對脈沖干擾來講，中值濾波是很有效的。在 去噪濾波方法中，中值濾波和均值濾波各有特點，都是常用的濾波算法。其中均值 平滑法很好實現(xiàn)，而中值濾波法需要較長的運算時間。若中值濾波采用方型窗口， 在傳統(tǒng)的中值濾波算法中，需要對窗口中的所有像素進行排序操作。經(jīng)過比較采用 3X3， 5X5， 7X7模板時的均值濾波和中值濾波的平均耗時如表1所示?？梢婋S著 模板的增大，濾波時間會明顯地增加，特別是在中值濾波中，會隨著模板成幾何技 術(shù)增長。圖像分割
圖像分割是將一幅圖像分成互不交疊的區(qū)域，通過分割把目標從背景中提取出 來。圖像分割是由圖像處理進到圖像分析的關(guān)鍵步驟，也是一種基本的計算機視覺 技術(shù)。它利用了圖像中要提取的目標物與其背景在灰度特性上的差異，把圖像視為 具有不同灰度級的兩類區(qū)域(目標和背景)的組合，選取一個合適的閾值，以確定圖 像中每一個象素點應該屬于目標還是背景區(qū)域，從而分割成相應的二值圖像。閾值
分割不僅可以大量壓縮數(shù)據(jù)，減少存儲容量，而且大大簡化在其后的分析和處理步 驟。
對于對刀和尺寸檢測都要求從復雜的背景中分辨出信號或目標，因此，閾值的 選擇是關(guān)鍵，閾值選擇的過高，過多的背景被當作目標，如果閾值選擇的過低，過 多的目標被當作是背景。 二值化
閾值選取方法很多，利用直方圖進行闡值分割一種簡便的圖像分割方法。在圖 像內(nèi)容不太復雜、灰度分布較集中的情況下，利用這種方法可獲得很好的分割效果。 圖.7(a)所示為采集的零件原圖經(jīng)過中值濾波后的灰度直方圖，其中橫坐標為灰度級 別，縱坐標表示某一灰度級對應的像素點個數(shù)?？梢钥闯?，物體和背景的灰度差別 較大，灰度直方圖呈現(xiàn)明顯的雙峰。
上述閾值選取方法只有在事先確定了灰度直方圖的情況下才能應用，而在線的檢測 系統(tǒng)中，隨著外界條件的變化，閾值確定不可能靠手動選擇，本發(fā)明對常用的兩種 閾值選取方法——直方圖波谷法和最大類間方差法，進行比較最終選擇了比較適合 于本發(fā)明的最大類間方差法。
本發(fā)明軟件采用先進的圖形化編程軟件LabVIEW7.0編制，在Windows系統(tǒng)下 運行，Windows具有清晰、直觀的圖形界面特點、設備無關(guān)性和多任務性等優(yōu)點， 而LabVIEW是一個32位的編譯環(huán)境，其數(shù)據(jù)流的編程機制為人們提供了一種全新 的能更自然、更直接、更充分表達顯示世界的方法。采用Windows編程機制，使系 統(tǒng)具有Windows功能特點，完全脫離傳統(tǒng)順序執(zhí)行程序的設計思想，通過消息驅(qū)動 的方式控制系統(tǒng)的動作，使程序再運行期間充分接受用戶的控制，具有良好的人機 交互功能。軟件設計釆用模塊式設計思路，各功能模塊都以主程序界面為初始啟動 界面，并通過主程序界面相聯(lián)系。
系統(tǒng)軟件的設計思想及流程
軟件系統(tǒng)為兩個串行的程序流，它們分別是火花識別和測量零件尺寸的程序。
11程序運行后，等待運動控制系統(tǒng)給圖像采集卡的觸發(fā)信號，如果沒有觸發(fā)信號，則 執(zhí)行等待檢測模塊，系統(tǒng)提示處于等待檢測狀態(tài)并回到初始等待信號狀態(tài)。如果收 到了觸發(fā)信號，系統(tǒng)開始采集信號，并且將信號數(shù)字化后，進行處理、分析、最后 顯示出測量值，根據(jù)測量值與要求值進行判斷，顯示出判斷結(jié)果，此結(jié)果將傳遞給 運動控制系統(tǒng)進行刀具進給，這樣就完成了一個工作循環(huán)，重新回到了等待運動控 制系統(tǒng)觸發(fā)信號的狀態(tài)。
本發(fā)明充分利用了 LabVIEW模塊化的先進的設計思想，化整為零，將各個流 程用相應的模塊來設計。整個系統(tǒng)由多個功能模塊集成在一起而成:聚焦子模塊，標 定子模塊，檢測顯示子模塊(自動與手動檢測)，傳輸通訊子模塊，由一個主界面來 實現(xiàn)各個模塊的協(xié)調(diào)與調(diào)用。每個子模塊又由更小的模塊構(gòu)成，將每個子模塊都做 成子VI。每一級的模塊都可以圖表的形式放置在程序流程圖中，這樣不但增加了程 序的可讀性，也增加了程序的可維護性，使流程圖更加清晰明了，同時避免了大量 的重復編程工作。
系統(tǒng)的各個功能模塊 (1)圖像采集模塊
系統(tǒng)中首先對圖像采集卡初始化，配置Buffer菜單，然后是抽出一小塊內(nèi)存， 并且為Buffer命名相應的不重復的名稱，因為系統(tǒng)檢測時需要用到相應的觸發(fā) (Trigger)信號，接收到觸發(fā)信號時，才開始采集圖像到相應的寄存器地址，所以要為 圖像采集配置相應動作的觸發(fā)信號。比如當每一幀圖像采集且信號來臨，才能將此 幀圖像采集到內(nèi)存中，并對圖像進行下一步的動作。配置Buffer是很有技巧的，本 發(fā)明為每個通道配置的5個Buffer為循環(huán)的Ring Buffer,當分別命名為0、 1、 2、 3、 4,只要抽走其中的一個Buffer,就會有相應的位置的Buffer來填滿，如圖所示當 采集圖像的命令開始后，圖像就會源源不斷地送到指定的寄存器，只有當程序發(fā)出 Copy或者Extract命令時，圖像才能送到指定的內(nèi)存段并顯示。
圖像聚焦模塊
為了提高測量精度，系統(tǒng)應準確調(diào)焦?？紤]到調(diào)焦誤差相對于系統(tǒng)的要求精度較 小，我們提出一種用圖像清晰度評價函數(shù)一灰度差分函數(shù)，判定調(diào)焦位置的手動調(diào) 焦方法，經(jīng)過粗調(diào)和微調(diào)的過程完成。
(a)粗調(diào)過程首先將攝像機盒在導軌上移動到固定的視野位置，然后前后拉 動鏡頭，使圖像經(jīng)歷模糊一清晰一模糊，即調(diào)焦不足一齊焦一調(diào)焦過度的過程。對 評價函數(shù)值F(/)經(jīng)歷由大到小，再由小到大的過程，粗調(diào)只能保證聚焦在合適的范圍內(nèi)。
(b)微調(diào)過程采取微調(diào)方法，即轉(zhuǎn)動鏡頭的微調(diào)機構(gòu)，采集連續(xù)圖像，比較圖像清晰度評價函數(shù)值F(/)，逐漸找到評價函數(shù)最大值所對應的位置。此時的位置即為系統(tǒng)齊焦位置。然后用鎖緊螺母將鏡頭的鎖緊。
本發(fā)明編寫了完整的聚焦程序，分別采用了兩個評價函數(shù)來確定調(diào)焦的正確位置邊緣梯度函數(shù)法，F(xiàn)FT函數(shù)法。聚焦模塊的程序框圖見附錄。(3)檢測顯示模塊
檢測顯示模塊是本發(fā)明的重點模塊，它是由區(qū)域定位模塊圖像處理模塊、圖像測量模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、誤差修正模塊等一系列的子模塊組成。同時檢測顯示模塊可以分為自動檢測和離線檢測互不干擾的兩部分。 一般零件的檢測是靠自動檢測來完成的，通過自動檢測部分可以完成自動化的在線檢測。離線檢測說明本檢測系統(tǒng)也可以采用人工手動的檢測，拓展了檢測系統(tǒng)的功能。同時離線檢測的參數(shù)設定的改變可以通過動態(tài)節(jié)點的方式傳到自動檢測過程，不會影響到再次啟動自動檢測時的參數(shù)設置。
本發(fā)明針對模板匹配和坐標變換分別編寫了程序并定位區(qū)域參考點的坐標值進行測量，比較了他們的定位誤差，并進行了時間比較。
通過驗證可以看出，在定位精度方面，坐標變換和模式匹配的定位精度差不多，但是在耗時方面，坐標變換所需的時間遠遠比模板匹配少。坐標變換的區(qū)域定位方法達到了較高的定位精度，且節(jié)省了圖像定位的時間。
(4)圖像處理與測量子模塊圖像處理測量包括下列功能子模塊中值濾波，閾
值分割，二值圖像的閉運算，邊界提取，邊緣檢側(cè)，尺寸測量。為了進行邊緣檢測，首先在圖像中設定出搜索區(qū)域，可以根據(jù)要檢測的邊緣形狀來選擇搜索區(qū)域。用一定數(shù)量的搜索線組成的區(qū)域來覆蓋待檢測的區(qū)域，然后設置搜
索線的距離(Distance),搜索線強度對比值(Contrast)，平均值(Smoothing)，陡峭度(Ste印ness)。設定這些值之后可以檢測出希望得到的邊緣。
數(shù)據(jù)存儲模塊和誤差修正模塊當需要對檢測到的數(shù)據(jù)進行人工查看和分析的時候，可以調(diào)用已經(jīng)存儲檢測數(shù)據(jù)，這種數(shù)據(jù)的存儲方式為文本格式，并且?guī)в屑o錄的時間。為防止存儲的數(shù)據(jù)量過大導致文件打開困難，設定了按照存儲時間保存數(shù)據(jù)的方法。程序框圖見附錄。
通過對誤差事先檢定，用多項式插值法得出誤差公式，在測量時調(diào)出誤差結(jié)果，代入公式進行補償?；鸹ㄗR別及磨削控制程序
火花識別流程是系統(tǒng)啟動后視覺裝置同時進入等待狀態(tài)，實時檢測檢測區(qū)域,火花識別程序啟動，當砂輪與工件表面接觸并產(chǎn)生摩擦火花后，圖像區(qū)域內(nèi)的亮度突然增高，直方圖出現(xiàn)突發(fā)高峰，瞬間就會達到設定的對刀判定閾值，程序會立即發(fā)出對刀完結(jié)的信號，該信號立即停止砂輪的繼續(xù)下行，并進入正常磨削程序。
對刀轉(zhuǎn)至磨削加工以及伺服控制的流程對刀結(jié)束后，系統(tǒng)自動進入磨削加工階段。砂輪主軸精確快速地運行到設定的位置，到位后，工作臺按正常磨削參數(shù)運動，開始磨削工作。 一個磨削過程結(jié)束后，視覺系統(tǒng)進入尺寸測量程序，對磨削后的工件進行檢測并與設定的標準指標比較，程序會自動判別工件是否達到了預設指標，是則系統(tǒng)恢復初始狀態(tài)，完成加工程序，否則自動計算出實際尺寸與預設指標的差值，并送給運動控制系統(tǒng)，運動控制系統(tǒng)根據(jù)差值進行刀具進給，斯福機構(gòu)按預定的進給量完成砂輪的一次進給，繼續(xù)磨削加工。以上過程會自己動循環(huán)進行，直至加工達標。加工結(jié)束信號傳給運控系統(tǒng)，啟動機械手移走工件。
自動對刀系統(tǒng)的集成控制系統(tǒng)包括運動控制系統(tǒng)和視覺檢測系統(tǒng)運動控制系統(tǒng)需要對加工過程中的各個動作進行控制，而視覺檢測系統(tǒng)則負責對試樣尺寸及形狀進行檢測，它們之間需要同步協(xié)調(diào)工作。
運動控制系統(tǒng)要對包括各種電機、電磁閥、液壓泵在內(nèi)的多種控制對象進行控制，負責的控制任務如下主要為試樣的輸送、夾緊機構(gòu)的控制、機械手動作控制、刀具精確進給控制、冷卻液控制、工作臺變速控制等。運動控制系統(tǒng)的大部分控制環(huán)節(jié)是順序控制，運動精度要求不高，通過常規(guī)的手段就可以實現(xiàn)，比如工件輸送和翻轉(zhuǎn)等，只要利用PLC控制普通直流電機的正反轉(zhuǎn)就能實現(xiàn)；但是試樣的尺寸有較高的精度要求，刀具進給精度必須達到要求，故采用高精度的伺服系統(tǒng)來控制。因此，可將運動控制系統(tǒng)分為兩個部分 一部分為PLC控制系統(tǒng)，實現(xiàn)工件輸送、裝夾定位等加工流程的順序控制；另一部分為伺服控制系統(tǒng)，負責砂輪進給精度的控制以及工作臺的變速控制。在磨削加工過程中，運動控制系統(tǒng)在某個動作結(jié)束時實時觸發(fā)視覺檢測系統(tǒng)；視覺檢測系統(tǒng)也要及時發(fā)覺對刀狀態(tài)，實時檢測試樣尺寸及形狀，并及時把信息反饋給運動控制系統(tǒng)，它們之間必須能實時通訊、協(xié)調(diào)工作。因此，采用NI虛擬儀器技術(shù)來無縫地集成運動控制系統(tǒng)和視覺檢測系統(tǒng)。
可編程控制器(Programmable Logic Controller)是以微處理器為基礎，綜合了計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展起來的一種通用的工業(yè)自動控制裝置。它的定義如下PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的數(shù)字運算操作的電子裝200810173182.7
說明書第12/14
置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)的外圍設備都應按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體、易于擴展其功能的原則而設計。
PLC的通信包括PLC之間、PLC與上位計算機之間以及PLC與其他智能設備間的通信。PLC與計算機可以直接或通過通信處理單元、通信轉(zhuǎn)接器相連構(gòu)成網(wǎng)絡，以實現(xiàn)信息的交換。在本發(fā)明中，松下F'POPLC利用專用電纜通過RS-232串口連接計算機，根據(jù)松下電工的通信協(xié)議(MEWT0C0L)在FP沐INGR的通信模板上配置串口通信參數(shù)，基于LabVIEW軟件及VISA函數(shù)庫開發(fā)PLC的通信程序。
在圖形化編程語言LabVIEW環(huán)境下，利用高效的測試控制直觀性圖形開發(fā)功能輔以NI-Motion運動函數(shù)庫及Motion Assistant,極大的簡化了伺服系統(tǒng)軟件的編寫，縮短了系統(tǒng)開發(fā)周期。
(1) NI-Motion函數(shù)庫簡介NI-Motion是NI公司733x、 734x、 735x系列運動控制器的驅(qū)動軟件包，它支持多種開發(fā)工具，對NI運動控制產(chǎn)品提供了近乎完美的軟件支持。NI-Motion模塊中封裝了大量子VI，包含了所有針對運動控制卡的諸如數(shù)據(jù)傳輸、運動控制等基本控制功能，以及用于與NI運動控制器通信的高級軟件命令集，能方便實現(xiàn)軌跡生成、樣條插值、位置/速度PID控制等。利用NI-Motion自帶的子VI，配合LabVIEW軟件環(huán)境，我們可以很容易地設計出伺服電機的控制程序。
(2) Motion Assistant Motion Assistant (運動助手)是解決運動控制應用難題的一個交互式原型化環(huán)境。它是一個靈活的、簡單易用的開發(fā)工具，可用來建立和構(gòu)造控制應用，具有快速解決運動控制應用的重要特性，包括LabVIEW代碼生成和預覽窗口，該預覽窗口可以在實際運行之前幫助您理解運動是如何進行的。在Motion Assistant工作環(huán)境下，根據(jù)控制需要一步一步添加運動過程，再設置相應的運動參數(shù)，就可以在預覽窗口看到運行效果；要生成LabVIEW程序代碼，只要通過以下幾個簡單步驟Motion Assistant/Tools/Generate Code/LabVIEW Diagram。伺服系統(tǒng)軟件伺服系統(tǒng)主要負責工作臺的變速控制與砂輪直線進給位置精度的控制，伺服程序只是作為控制集成系統(tǒng)的子程序而存在。故伺服程序可分為以下幾個主要子模塊控制卡初始化程序、平面磨削程序(包括砂輪對刀子程序、砂輪Z向與Y向進給子程序)、伺服系統(tǒng)運動參數(shù)設置程序、砂輪修磨程序、控制狀態(tài)顯示程序、伺服系統(tǒng)報警程序等。
系統(tǒng)集成是整個系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)分為幾個功能子模塊，先采用具體的物理模塊來實現(xiàn)集成系統(tǒng)中的功能子模塊要求，然后在信息層面上由應用軟件來實現(xiàn)子模塊 間的相互通信，從而達到系統(tǒng)的有機集成。
對刀及運動集成控制系統(tǒng)由運動控制系統(tǒng)(包括PLC子系統(tǒng)與伺服子系統(tǒng))及視覺 檢測系統(tǒng)構(gòu)成。要實現(xiàn)高效率、高精度的實時控制，就必須把運動控制系統(tǒng)與視覺 檢測系統(tǒng)有機集成，它們之間必須能夠?qū)崟r通訊、同步協(xié)調(diào)運行，故利用虛擬儀器 軟件開發(fā)平臺LabVIEW及RTSI技術(shù)來無縫地集成系統(tǒng)。
作為一個集送料、加工、檢測為一體的全自動化多工序加工設備，它的控制軟 件必須能夠滿足實時采集外部信號、控制指令實時輸出、系統(tǒng)報警、加工過程監(jiān)視 等要求。本發(fā)明根據(jù)Windows系統(tǒng)及LabVIEW軟件的多線程機制，建立磨削加工中心 集成系統(tǒng)控制軟件的多線程模型,將系統(tǒng)中管理、控制功能實現(xiàn)分作若干個模塊,分 別置于獨立的線程中。根據(jù)實際生產(chǎn)的要求，將系統(tǒng)控制軟件分成以下模塊硬件 初始化模塊、參數(shù)設置模塊、外部信號采集模塊、系統(tǒng)控制模塊、故障診斷模塊、 數(shù)據(jù)保存模塊、系統(tǒng)動態(tài)顯示模塊。
系統(tǒng)控制模塊是軟件系統(tǒng)的調(diào)度核心，該模塊每循環(huán)一次就對外部輸入數(shù)據(jù)進 行處理，根據(jù)處理結(jié)果調(diào)用對應的子任務；而不受它控制的任務則作為并行的子任 務運行。系統(tǒng)工作過程中的許多子任務都不是簡單的順序控制，而是多任務并行的 控制過程，故必須在軟件系統(tǒng)中進行多任務調(diào)度研究、設計合理的多任務調(diào)度策略， 保證系統(tǒng)的實時性、可靠性。
如果需要，尺寸測量可在加工過程的任意環(huán)節(jié)進行在線測量并反饋給運控系統(tǒng)。
整個監(jiān)測、控制系統(tǒng)都建立在Labview虛擬儀器軟件平臺上，在PC機上以人 機對話方式。進行控制操作，需要操作者要完成的僅是在圖形化的界面上設定和調(diào) 整必要的參數(shù)。 技術(shù)效果
本發(fā)明的新特在于首次提出了火花識別對刀方法并開發(fā)了適于實際應用的軟硬 件系統(tǒng)。正確的確定一種能夠準確表征磨削砂輪與工件表面接觸狀態(tài)的可靠鑒別信 息、對該信息的識別方法，得到理想的結(jié)果，就可以將許多成熟的相關(guān)技術(shù)有機的 結(jié)合，構(gòu)建一個集檢測與運動控制與一體的自動化系統(tǒng)。
本發(fā)明采用多線程信息傳遞模式，使加工過程中任意時刻的火花信息和運控系 統(tǒng)得到了良好的同步運行和無縫連接，從而提高了測量系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。
本發(fā)明突破了以往的研究思路，采取了一種全新的方法?；乇芰松拜喣p量的 測量，砂輪的瞬時尺寸不再作為對刀過程的控制參數(shù)，無論砂輪有多大的磨損，都可實現(xiàn)準確的自動對刀，徹底解決了砂輪磨損測量及補償問題，為磨削過程的全自 動智能化控制開辟了新路。發(fā)明實現(xiàn)了對刀過程和后續(xù)磨削加工過程的平穩(wěn)過渡。 在線非接觸測量為全過程自動加工創(chuàng)造了條件。機械手的應用使磨削加工全程自動 化成為可能。
權(quán)利要求
1. 火花識別對刀方法及磨削加工自動化系統(tǒng)，利用基于視覺技術(shù)的火花識別法實現(xiàn)自動對刀和磨削加工的自動化。該技術(shù)中對刀部分的關(guān)鍵是實時捕捉砂輪與加工表面接觸時瞬間的磨擦火花信息，并將其作為對刀信息首先用攝像方法實時采集檢測工件表面環(huán)境狀態(tài)，圖像處理軟件對信息進行實時閾值甄別，一旦檢測到砂輪接觸工件表面產(chǎn)生的摩擦火花，圖象最高閾值瞬間躍升至設定的門檻閾值，控制軟件便發(fā)出信號，同時停止砂輪運動和啟動相應的程序和伺服執(zhí)行機構(gòu)開始正常磨削過程。
2. 如權(quán)利要求1所述的火花識別對刀方法及磨削加工自動化系統(tǒng),包括:照明系統(tǒng)、 CCD攝像機、圖像采集卡、多軸運動控制卡及相關(guān)的處理設備。所述的照明系統(tǒng)用于 尺寸測量，光源選擇由多個LED發(fā)光二極管組合而成的組合光源；被測部分或特征 清楚地與周圍的背景區(qū)分開，使兩者的灰度值的差別盡可能地大，盡量增強被測部分 或特征邊緣的對比度，采用小角度軸向光照明的方式；所述的CCD攝像機裝有與光 源裝調(diào)裝置攝像頭處在一個密封的裝置中，可作相機方位的微量調(diào)節(jié)；圖像采集卡接 收從CCD攝像頭中輸入的模擬電信號，由A/D轉(zhuǎn)換為離散的數(shù)字信號，將離散的信 號存儲在圖像的一個或者多個存儲單元中，當計算機發(fā)出傳送指令時，經(jīng)過PCI總線 將圖像信息傳到計算機內(nèi)存以便于計算機的運算處理，或者直接送到顯示卡上進行顯 示；輸出四路模擬信號，還具有外部觸發(fā)功能，并且可以通過RTSI(實時系統(tǒng)總線) 與運動控制卡連在一起相互觸發(fā)，完成視覺系統(tǒng)與運動控制系統(tǒng)的相互的數(shù)據(jù)信號交 換；圖像采集卡輸入的視頻信號經(jīng)數(shù)字解碼器，模數(shù)轉(zhuǎn)換器，比例縮放，裁減，色空 變換處理，通過PCI總線傳到VGA卡，實時顯示或傳到計算機內(nèi)存實時存儲；它由 三個Scatter-gather DMA控制器，可以不經(jīng)過CPU直接由PCI總線將視頻數(shù)據(jù)輸入到 連續(xù)的或者分開內(nèi)存中；其采集圖像深度為8Bit，可支持的分辨率為2048Pixel(H)X 1024Pixel(V)，支持的視頻輸入的制式PAL， NTSC，具有消色濾波功能，可實現(xiàn)RTSI 同步采集；計算機配置滿足圖像處理的速度和畫面質(zhì)量的要求，包含大量通用指令， 增強了PC的處理能力，完全兼容于現(xiàn)存的各類操作系統(tǒng)與應用軟件；對大多數(shù)圖像 采集視覺函數(shù)，如濾波、閾值處理、運算、邏輯和形態(tài)學都有顯著的性能增益。
3. 如權(quán)利要求1所述的火花識別對刀方法及磨削加工自動化系統(tǒng)，系統(tǒng)的流程為 啟動后，機械手啟動等待執(zhí)行信息，受到信息后，自動自原料庫抓取工件并向工作臺 遞送，送料到位后釋放工件，同時電磁吸盤啟動吸住工件，工作臺運動，磨頭啟動砂 輪開始下行，同時啟動視覺檢測系統(tǒng)，CCD攝像機實時采集工件表面環(huán)境圖像，通過圖像采集卡把原始圖像轉(zhuǎn)化為數(shù)字圖像信息并傳入計算機，用圖像處理軟件對數(shù)字圖 像進行處理并得到環(huán)境圖像變化的閾值信號，并隨時與設定的閾值門檻值進行比較， 如閾值低于門檻值則砂輪繼續(xù)下行， 一旦閾值達到門檻值，則砂輪立即停止下行，對 刀程序結(jié)束，向磨削加工運控系統(tǒng)發(fā)出信息開始加工過程；進入加工程序后，工作臺 啟動、開始第一次磨削，磨削結(jié)束給出完成信息，啟動視覺檢測，檢測結(jié)果與預設的 尺寸指標比對，如果未達標則砂輪根據(jù)加工余量與標準值的差值僅給，進行下次磨削 加工過程，檢測和加工循環(huán)進行， 一旦尺寸達標則停止加工過程，電磁吸盤釋放，磨 頭提起，工作臺復位，給出磨削結(jié)束信息，進入下一批工件加工的準備狀態(tài)。
4.如權(quán)利要求2所述的火花識別對刀方法及磨削加工自動化系統(tǒng)，集成控制系統(tǒng) 為將Labview軟件平臺、視覺技術(shù)、圖像處理技術(shù)、運動控制技術(shù)及PLC技術(shù)有機 的結(jié)合，按照檢測與控制的不同要求設計了協(xié)調(diào)統(tǒng)一的繼承系統(tǒng)，其中攝像頭、圖像 采集卡與圖像處理軟件完成火花識別，結(jié)合運動控制系統(tǒng)完成自動對刀工作；伺服控 制系統(tǒng)負責走刀、工作臺進給和機械手運轉(zhuǎn)得的精密控制；采取多線程方式實現(xiàn)運動 控制與火花檢測的并行運行，程序啟動后， 一方面，由move模塊前9個相關(guān)模塊組 成的運動控制程序控制砂輪下行，同時，由圖像灰度值獲取模塊前的8個模塊組成的 視覺檢測程序完成對工件表面環(huán)境圖像的監(jiān)測和處理，給出工件表面的動態(tài)環(huán)境狀 態(tài)，并與預設的火花灰度門檻值進行比對， 一旦出現(xiàn)火花，且火花閾值達到設定的檢 測門檻值，便產(chǎn)生一個信號，傳至stop模塊，停止砂輪下行運動，結(jié)束自動對刀過 程。
全文摘要
本發(fā)明公開火花識別對刀方法及磨削加工自動化系統(tǒng)，實現(xiàn)磨削加工全過程智能化自動控制，準確、可靠的解決自動對刀問題、由砂輪磨損導致的尺寸補償問題、磨削過程的在線尺寸測量和運動伺服控制問題。將視覺技術(shù)、PLC技術(shù)和運動控制技術(shù)有機的結(jié)合，提出了利用視覺技術(shù)解決對刀問題；在線尺寸測量和砂輪磨損補償問題；用PLC技術(shù)、運動控制技術(shù)解決運動伺服控制問題的解決方案。利用視覺技術(shù)自動識別與工件接觸的工況，并瞬間自動轉(zhuǎn)換至磨削加工狀態(tài)，解決自動對刀問題，就可以將許多成熟的相關(guān)技術(shù)有機的結(jié)合，構(gòu)建一個集檢測與運動控制與一體的自動化系統(tǒng)。實現(xiàn)準確的自動對刀，解決了砂輪磨損測量及補償問題，為磨削過程全自動智能化控制開辟了新路。
文檔編號B24B49/12GK101456159SQ20081017318
公開日2009年6月17日 申請日期2008年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月15日
發(fā)明者劉祥峰, 周立富, 周立民, 林寅彬, 王長利, 壯 范, 俊 黃 申請人:齊齊哈爾華工機床制造有限公司;哈爾濱工業(yè)大學