CN108594766A - 一种卧式镗铣智能机床控制***和方法 - Google Patents

一种卧式镗铣智能机床控制***和方法 Download PDF

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Abstract

本发明揭示了一种卧式镗铣智能机床控制***，***设有卧式镗铣机床和驱动卧式镗铣机床工作的机床控制柜，卧式镗铣机床一侧设有用于抓取工件的工业机器人，所述工业机器人工作范围之内设有用于放置待加工工件的上料台、检测已加工工件质量的视觉检测台、放置已加工工件的成品放置台。本发明卧式镗铣智能机床控制***及其控制方法具备与生产线其它设备的通讯功能，通过视觉技术，能够完成加工工件的非接触式精度检测，能够完成机床信息、机器人信息的实时检测，采用工业机器人，完成对加工件的自动上下料，中心控制***能够完成对机器人、机床和PLC的集中控制。

Description

一种卧式镗铣智能机床控制***和方法
技术领域
本发明涉及卧式镗铣智能机床领域，具体涉及一种使用视觉检测技术完成对加工工件的非接触式精度检测、***实时监测和集中控制以及机器人上下料***，并可扩展到机器人码垛、搬运等领域。
背景技术
产品表面质量是产品质量的重要组成部分，也是产品商业价值的重要保障。产品表面缺陷检测技术从最初的依靠人工目视检测到现在以CCD和数字图像处理技术为代表的计算机视觉检测技术，大致经历了三个阶段，分别是传统检测技术阶段、无损检测技术阶段、计算机视觉检测技术阶段。与传统检测技术和无损检测技术相比，基于视觉的检测***具有实时性好、精确度高、灵活性好，用途易于扩充，且可以实现非接触式无损检测的优点。
在卧式镗铣机床加工中，需要将加工好的工件运送以便进行精度检测，如果检测不合格需要重返机床进行修正。整个流程如果采用人工上下料和运送的方式，自动化程度低，极大影响了企业的生产效率。
目前的卧式镗铣机床多采用红外检测法等无损检测技术来对机床加工的精度进行检测，具有检测速度快、通用性强、非接触式检测等优点，但其检测结果通常依靠人的经验来进行判断，具有很大的主观因素，对加工件的运送采用人工的方式，自动化程度低，并且采用的无损检测技术得出的结果容易受到外界干扰，容易造成误检，漏检。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是实现一种自动化程度、精度高的卧式镗铣智能机床控制***及其控制方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种卧式镗铣智能机床控制***，***设有卧式镗铣机床和驱动卧式镗铣机床工作的机床控制柜，卧式镗铣机床一侧设有用于抓取工件的工业机器人，所述工业机器人工作范围之内设有用于放置待加工工件的上料台、检测已加工工件质量的视觉检测台、放置已加工工件的成品放置台。
所述成品放置台为传送带，包括合格品输送线和不合格品输送线。
所述视觉检测台包括工作台，以及位于工作台上方采集工件图像信息的工业摄像头。
所述工业机器人为六轴机器人，所述工业机器人工作部的端部设有夹取工件的工装夹具，所述工业机器人及其工装夹具由机器人控制柜驱动工作。
***设有中央控制器***，所述视觉检测台、机器人控制柜和机床控制柜通过实时总线与中央控制***通信。
所述中央控制***包括：
机床控制模块：用于向机床控制柜输入控制信号，并记录加工过程参数、工件计数、加工质量数据及刀具数据；
机器人模块：用于工业机器人实时控制任务的分配，根据加工需求有选择的控制各轴伺服控制单元完成位置控制或速度控制；
视觉检测模块：通过图像信号判断完成加工工件的质量并将信息返回给加工精度补偿模块；
加工精度补偿模块：根据视觉检测的结果和加工工艺要求修正加工轨迹和刀具的选择。
所述中央控制***还包括：
向机床控制模块、机器人模块、视觉检测模块、加工精度补偿模块提供参数数据的数据库***；
向机床控制模块、机器人模块、视觉检测模块、加工精度补偿模块提供人工操作指令的人工监控***。
一种基于所述卧式镗铣智能机床控制***的控制方法，工业机器人将毛坯工件从上料台上取出放入卧式镗铣机床，待卧式镗铣机床加工完成后，工业机器人将已加工工件从卧式镗铣机床放置到视觉检测台，中央控制***获取图像信息对加工精度进行检测，若工件合格则将控制工业机器人将工件放置到合格品输送线，若工件不合格则控制工业机器人将工件放置到不合格品输送线。
若工件不合格则，中央控制器***修正镗铣机床刀具补偿或加工轨迹。
本发明卧式镗铣智能机床控制***及其控制方法具备与生产线其它设备的通讯功能，通过视觉技术，能够完成加工工件的非接触式精度检测，能够完成机床信息、机器人信息的实时检测，采用工业机器人，完成对加工件的自动上下料，中心控制***能够完成对机器人、机床和PLC的集中控制。
附图说明
下面对本发明说明书中每幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1为卧式镗铣智能机床控制***布置原理图；
图2为卧式镗铣智能机床控制***框图；
上述图中的标记均为：1、卧式镗铣机床；2、工业机器人；3、上料台；4、视觉检测台；5、中央控制器***；6、机器人控制柜；7、机床控制柜；8、合格品输送线；9、不合格品输送线。
具体实施方式
卧式镗铣智能机床控制***主要由卧式镗铣机床1、工业机器人2、视觉检测台4、成品输送线、工件上料台3和安全护栏组成。***的平面布置示意图1所示。
***的工作流程如下：将工件安放在上料台3上装夹；工业机器人2将毛坯工件从上料台3上取出；放入机床进行加工；工业机器人2将成品放在视觉检测台4；中央控制***对加工精度进行检测；判断加工件精度并分拣；若出现不合格加工；修正镗铣机床刀具补偿或加工轨迹。
***的控制方案如下：
中央控制器***5是整个卧式镗铣智能机床控制***的核心部分，中央控制器***5保证各个组成部分的协调工作。控制***的可靠性、先进性及完善性，有效性及灵活性直接影响着整个自动化生产线的生产效率和自动化程度。
中央控制器***5接收并处理视觉检测台4中工业摄像头、机床控制柜7、上料台3和工业机器人2、机器人控制柜6发送过来的信号，控制卧式镗铣机床1和上料台3的启停，告知工业机器人2执行相应的程序，控制整个***的工作和循环。中央控制器***5接有人机交互的触摸屏，触摸屏主要负责***的参数设置、状态显示、在线监测、成品和废品计数等。中央控制器***5通过工业以太网与机床、上料台3、工业机器人2和视觉***进行通讯。实时监测机床***的加工工件的信息、加工状态、记录加工数量、显示剩余的加工量、报警信息、故障信息、人机交互信息等。
中央控制器***5通过网关，将***各功能单元中的具有总线接口的数字设备构成整体，形成既可独立工作又能相互协同配合的智能混合控制网络，基于网络的异构***便于实现各总线设备之间的通信以及管理***对设备或底层控制***的监控。同时对采集的信息进行集成，采用功能模块化的设计思想，构成具有独立控制功能的功能模块，并按***要求的协同策略和控制模式来构造功能单元，完成功能控制要求，实现整个***的集成控制。
开放式模块化思想是采用面向对象的方法，对***功能任务进行模块化的分解和层级式组织。模块化控制***就是被分解为一系列具有特定控制任务的功能模块，这些模块具有组织分级分层结构，上级模块主要功能是向下层功能模块发出实时服务请求，并读取下层模块的运行状态，模块之间通过实时总线接口进行通信。模块化控制***组成如图2所示。
其中：
(1)人工监控***主要负责操作人员与控制***之间的交互，主要完成***运行前和运行中工艺参数的修改和设定，如***运行工作模式初始化设定、工件参数设定、加工工艺参数设定、机械本体运动控制参数设定、加工过程数据的显示等。
(2)机床控制模块负责记录加工过程参数、工件计数、加工质量数据及刀具数据等。
(3)机器人模块主要作用是进行机器人实时控制任务的分配，根据加工需求有选择地控制各轴伺服控制单元完成位置控制或速度控制等功能。
(4)视觉检测模块完成加工工件的质量并将信息返回给加工精度补偿模块。
(5)加工精度补偿模块主要功能是根据视觉检测的结果和加工工艺要求修正加工轨迹和刀具的选择。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种卧式镗铣智能机床控制***，***设有卧式镗铣机床和驱动卧式镗铣机床工作的机床控制柜，其特征在于：卧式镗铣机床一侧设有用于抓取工件的工业机器人，所述工业机器人工作范围之内设有用于放置待加工工件的上料台、检测已加工工件质量的视觉检测台、放置已加工工件的成品放置台。
2.根据权利要求1所述的卧式镗铣智能机床控制***，其特征在于：所述成品放置台为传送带，包括合格品输送线和不合格品输送线。
3.根据权利要求1或2所述的卧式镗铣智能机床控制***，其特征在于：所述视觉检测台包括工作台，以及位于工作台上方采集工件图像信息的工业摄像头。
4.根据权利要求3所述的卧式镗铣智能机床控制***，其特征在于：所述工业机器人为六轴机器人，所述工业机器人工作部的端部设有夹取工件的工装夹具，所述工业机器人及其工装夹具由机器人控制柜驱动工作。
5.根据权利要求4所述的卧式镗铣智能机床控制***，其特征在于：***设有中央控制器***，所述视觉检测台、机器人控制柜和机床控制柜通过实时总线与中央控制***通信。
6.根据权利要求5所述的卧式镗铣智能机床控制***，其特征在于：所述中央控制***包括：
机床控制模块：用于向机床控制柜输入控制信号，并记录加工过程参数、工件计数、加工质量数据及刀具数据；
机器人模块：用于工业机器人实时控制任务的分配，根据加工需求有选择的控制各轴伺服控制单元完成位置控制或速度控制；
视觉检测模块：通过图像信号判断完成加工工件的质量并将信息返回给加工精度补偿模块；
加工精度补偿模块：根据视觉检测的结果和加工工艺要求修正加工轨迹和刀具的选择。
7.根据权利要求1所述的卧式镗铣智能机床控制***，其特征在于：所述中央控制***还包括：
向机床控制模块、机器人模块、视觉检测模块、加工精度补偿模块提供参数数据的数据库***；
向机床控制模块、机器人模块、视觉检测模块、加工精度补偿模块提供人工操作指令的人工监控***。
8.一种基于权利要求1-7所述卧式镗铣智能机床控制***的控制方法，其特征在于：工业机器人将毛坯工件从上料台上取出放入卧式镗铣机床，待卧式镗铣机床加工完成后，工业机器人将已加工工件从卧式镗铣机床放置到视觉检测台，中央控制***获取图像信息对加工精度进行检测，若工件合格则将控制工业机器人将工件放置到合格品输送线，若工件不合格则控制工业机器人将工件放置到不合格品输送线。
9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于：若工件不合格则，中央控制器***修正镗铣机床刀具补偿或加工轨迹。
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