JP2019217625A - Shaft part processing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は加工装置に関わり、特に軸類パーツの加工装置に関わる。 The present invention relates to a processing device, and particularly to a processing device for shaft parts.
目前工業４．０時代はすでに密かに到着し、この背景のもとで、インテリジェント製造は当代世界の話題であり、製造業のインテリジェント化の水準を上げて、適応性と資源効率を備えるインテリジェント工場を建てることを目指す。今の時代では、インテリジェント製造は広い市場があるのは否定できない事実である。
今、市場にある軸類パーツに対する加工は多数が普通で大型の半自動式の旋盤を利用し、高い価格のCNC旋盤を使うのが少数の企業である。
普通のコンピュータ値制御旋盤は原料を摘み取る装置と普通の旋盤と同じで、人によりきつく挟むと緩めることを需要とする普通のチャックを用いる。
既存の軸類パーツに対する検査測定方法は一般にマイクロメーターと、ノギスなどの伝統的な測量道具を採用して人工的な測量を行う。このような伝統的な測量方法は人力に対する依頼性が強くて、人により労働量が多くて、効率が低くて、精度を保証できなくて、人為的な誤差が比較的に多くて、製品に対する検査測定の高精度の要求を実現しにくい。
上記により既存の技術の不足が明らかになる：
（１）普通のコンピュータ値制御旋盤は完全な自動化の加工ができなくて且つ加工する精度が制限されている。
（２）普通のチャックは人工によりきつく挟むと緩めることが必要であるから、時間と力を無駄になる。
（３）パーツに対する検査測定は伝統的な検査測定手段を依頼しては、精度を保証できない。
The industrial 4.0 era has just arrived secretly, and in this context, intelligent manufacturing has become a hot topic in the modern era, raising the level of intelligentization in the manufacturing industry and providing intelligent factories with adaptability and resource efficiency. Aim to build. In today's era, it is undeniable that intelligent manufacturing has a wide market.
At present, machining of shaft parts on the market uses a large number of ordinary and large semi-automatic lathes, and a few companies use high-priced CNC lathes.
Ordinary computer value controlled lathes are the same as ordinary lathes for picking material and use ordinary chucks that require loosening when pinched tight by a person.
Inspection and measurement methods for existing shaft parts generally use a micrometer and traditional surveying tools such as calipers to perform artificial surveying. Such a traditional surveying method is highly demanding on human power, requires more labor, has lower efficiency, cannot guarantee accuracy, has relatively large human error, It is difficult to achieve the demand for high accuracy of inspection and measurement.
The above highlights the lack of existing technology:
(1) Ordinary computer-controlled lathes cannot perform completely automatic machining, and the machining accuracy is limited.
(2) Since ordinary chucks need to be loosened when they are tightly clamped artificially, time and power are wasted.
(3) Inspection measurement for parts cannot be guaranteed by requesting traditional inspection measurement means.
既存の技術に存在している技術問題に対して、本発明の目的は：軸類パーツの加工装置を提供する。 In view of the technical problems existing in the existing technology, an object of the present invention is to provide an apparatus for processing shaft parts.
本発明の目的は下記の技術方案を通じて実現する： 軸類パーツの加工装置はフィード盤、旋盤、検査測定仕組み、不良品区、排出盤、及び機械アームを含む： The objectives of the present invention are realized through the following technical solutions: The machining equipment for shaft parts includes a feeder, a lathe, an inspection and measuring mechanism, a defective section, a discharger, and a mechanical arm:
前記フィード盤は被加工軸類パーツを置くために用いられる； The feed plate is used for placing the shaft parts to be machined;
前記旋盤は軸類パーツを加工するために用いられる； The lathe is used for machining shaft parts;
前記検査測定仕組みは軸類パーツの加工される部分が加工の要求を満たすか否かを検査測定するために用いられる； The inspection and measurement mechanism is used for inspecting and measuring whether or not the machined part of the shaft part satisfies the machining requirement;
前記不良品区は検査測定されて加工の要求を満たすことができない軸類パーツを置くために用いられる； The defective section is used for placing shaft parts which cannot be inspected and measured to meet the processing requirements;
前記排出盤は検査測定されて加工の要求を満たした軸類パーツを置くことために用いられる； Said ejection plate is used for placing shaft parts which are inspected and measured and meet the processing requirements;
前記機械アームは前記フィード盤の中から被加工軸類パーツを取り且つ順に前記旋盤と前記検査測定仕組みまでに伝送するために用いられ、検査測定して加工の要求を満たすことができない時に、軸類パーツを前記不良品区の中に入れ、検査測定して加工の要求を満たした時に、軸類パーツを前記排出盤の中に入れる。 The mechanical arm is used to take a shaft part to be machined from the feed machine and transmit it to the lathe and the inspection and measurement mechanism in order. The kind parts are put into the defective product area, and when the inspection and measurement satisfy the processing requirements, the kind parts are put into the discharge board.
好ましくは、前記機械アームは前記機械アームが軸類パーツ部位を切り替えてきつく締める時に軸類パーツを置くために用いられる中継盤を含み、前記中継盤がエアチャック及びそれぞれ前記エアチャックの各爪に装着される中継添木を含み、各前記中継添木の間が第一チャック区を形成する。 Preferably, the mechanical arm includes a relay board used for placing the shaft part when the mechanical arm switches and tightens the shaft part part, and the relay board is provided on the air chuck and each claw of the air chuck, respectively. Including a relay splint to be mounted, a space between the relay splints forms a first chuck section.
好ましくは、前記フィード盤が盤体及びチャック仕組みを含み、前記チャック仕組みは固定添木と、運動添木と前記運動添木をプッシュすることができるプッシュ板仕組みを含み、固定添木が前記盤体に固定され、前記盤体には前記固定添木へ延伸するスライド溝が設置され、前記運動添木の底部にはスライドブロックが設置され、前記スライドブロックが前記スライド溝の中に接続される。 Preferably, the feed board includes a disc body and a chuck mechanism, and the chuck mechanism includes a fixed splint, a moving splint and a push plate mechanism capable of pushing the motion splint, and the fixed splint includes the board. The slide body is fixed to the body, a slide groove extending to the fixed splint is installed on the board body, a slide block is installed at the bottom of the exercise splint, and the slide block is connected to the slide groove. .
好ましくは、前記チャック仕組みと前記スライド溝がいずれも複数で一対一対応で設置される； Preferably, each of the chuck mechanism and the slide groove is provided in plural and one-to-one correspondence;
また回転盤仕組みを含み、前記回転盤仕組みがモータ及びラックを含み、前記モータが前記ラックに装着され、前記モータの動力軸が前記盤体と接続される。 Also, the rotating disk mechanism includes a motor and a rack, the motor is mounted on the rack, and a power shaft of the motor is connected to the disk body.
また主軸及び軸継手を含み、前記盤体が前記主軸に装着され、前記モータの動力軸が前記軸継手により主軸と接続される。 In addition, it includes a main shaft and a shaft coupling, wherein the board is mounted on the main shaft, and a power shaft of the motor is connected to the main shaft by the shaft coupling.
好ましくは、前記検査測定仕組みが筐体及び前記筐体の中に設置される第一カメラと、光補助ランプと、撮影スタンドと光補助ランプスタンドを含み、前記筐体には機械アームが挿入できる箱口が設置され、前記撮影スタンドと前記光補助ランプスタンドがいずれも移動台及び前記筐体の中に設置される固定ロッドを含み、前記移動台が取付台と、固定ボルトと、固定ナットと接続フレームを含み、前記取付台が前記接続フレームに設置され、前記接続フレームがナット固定スロットと、前記固定ロッドがはまっているカバー枠を備えており、ナット固定スロットが前記カバー枠に設置され、固定ナットがナット固定スロットに装着され、固定ボルトと固定ナットとが繋がり且つ前記カバー枠を通り抜け、前記移動台と前記固定ロッドが固定ボルトにより前記固定ロットに当接されて、これによりお互いに固定される。 Preferably, the inspection and measurement mechanism includes a housing and a first camera installed in the housing, a light auxiliary lamp, a photographing stand, and a light auxiliary lamp stand, into which a mechanical arm can be inserted. A box opening is installed, each of the photographing stand and the light auxiliary lamp stand includes a moving base and a fixing rod installed in the housing, and the moving base is a mounting base, a fixing bolt, and a fixing nut. A connection frame, wherein the mounting base is installed on the connection frame, the connection frame includes a nut fixing slot, and a cover frame into which the fixing rod fits, and a nut fixing slot is installed on the cover frame; A fixing nut is attached to the nut fixing slot, the fixing bolt and the fixing nut are connected and pass through the cover frame, and the moving table and the fixing rod are fixed. Abuts on the fixed lot by belt, thereby being fixed to each other.
前記第一カメラが前記撮影スタンドの前記取付台に装着され、前記光補助ランプが前記光補助ランプスタンドの前記取付台に装着される。 The first camera is mounted on the mount of the photographing stand, and the light auxiliary lamp is mounted on the mount of the light auxiliary lamp stand.
好ましくは、前記光補助ランプと前記光補助ランプスタンドがいずれも二つがあり且つ一対一対応で設置され、二つの前記光補助ランプが前記筐体の両側に位置し且つ相対で設置され、前記撮影スタンドが二つの前記光補助ランプの間に設置される。 Preferably, the light assisting lamp and the light assisting lamp stand each have two and are installed in a one-to-one correspondence, and the two light assisting lamps are located on both sides of the housing and are installed relative to each other, and the photographing is performed. A stand is installed between the two light assist lamps.
好ましくは、また前記撮影調整ボールねじ及び前記灯光調整ボールねじを含み、前記撮影スタンドが撮影調整ボールねじの移動ブロックに設置され、光補助ランプスタンドが灯光調整ボールねじの移動ブロックに設置される。 Preferably, the apparatus further includes the photographing adjustment ball screw and the lamp adjusting ball screw, wherein the photographing stand is installed on a moving block of the photographing adjusting ball screw, and the auxiliary light lamp stand is installed on a moving block of the lamp adjusting ball screw.
好ましくは、検査測定仕組みの検査測定方法は： Preferably, the test measurement method of the test measurement mechanism is:
画素平面座標系（u,v）と、像平面座標系を建てて、前記像平面座標系は画像物理座標系（x,y）と、カメラ座標系（XC,YC,ZC）と、世界座標系（XW,YW,ZW）を含む。 A pixel plane coordinate system (u, v) and an image plane coordinate system are constructed, and the image plane coordinate system is defined as an image physical coordinate system (x, y) and a camera coordinate system (X C , Y C , Z C ). , The world coordinate system (X W , Y W , Z W ).
画素平面座標系と像平面座標系との関係を建て、画素平面と画像平面との関係を参照し、空間点Ｍと像点ｍの画素座標との間の変換関係を得る： Establish the relationship between the pixel plane coordinate system and the image plane coordinate system and refer to the relationship between the pixel plane and the image plane to obtain the transformation relationship between the spatial point M and the pixel coordinates of the image point m:
計算式１：
その中、dx、dyがそれぞれ各図形エレメントの長さと広さを表示する；u0とv0が光軸と像平面との交点を表示する；fがカメラの焦点距離であり、即ち図の中の点0 から点0cまでの距離である； XC 、YC 、ZCがカメラ座標系の中の一点Mの座標である；
Where dx and dy indicate the length and width of each graphic element, respectively; u0 and v0 indicate the intersection of the optical axis and the image plane; f is the focal length of the camera, ie, The distance from
仮にα＝f｜dx、β＝f｜dyはそれぞれｘ軸とｙ軸方向における画素を単位とした相当焦点距離を代表する。そのほか媒介変数γ＝αtgθ１を導入し画素平面の中で画素を単位とする座標軸の傾斜度合の測定値を表示し、θはカメラCCDの陣列におけるv軸の傾斜度合であり 、計算式１を下記のように書き直せる： If α = f | d x, β = f | d y are representative equivalent focal length in units of pixels in the x-axis and y-axis directions, respectively. In addition, a parameter γ = αtgθ 1 is introduced to display the measured value of the inclination of the coordinate axis in units of pixels in the pixel plane. Θ is the inclination of the v axis in the array of camera CCDs. Can be rewritten as:
計算式２：
計算式２によりカメラの五つの歪み系数を得る；
回転変換行列Ｒと並進移動変数ｔを用いて世界座標系の点からカメラ座標点までの変換を叙述し、空間の中のある点Ｍが世界座標系とカメラ座標系のもとでのそれぞれの同次座標を[Xw,Yw,Zw,1]Ｔ[Xe,Ye,Ze,1]Ｔと仮定すれば、下記のような関係がある： A transformation from a point in the world coordinate system to a camera coordinate point is described using the rotation transformation matrix R and the translational movement variable t, and a point M in space is defined as a point M in the world coordinate system and a point in the camera coordinate system. Assuming that the homogeneous coordinates are [X w , Y w , Z w , 1] T [X e , Y e , Z e , 1] T , the following relationship is obtained:
計算式３：
その中、O＝「０，０，０」Ｔ、XW、YW、ZWは空間の中のある点の世界座標系における座標であり、並進ベクトルｔの中の三つのシフト量に回転行列Ｒの三つの回転角度を加えた六個の媒介変数はカメラの外部媒介変数である。 Among them, O = “0,0,0” T , X W , Y W , and Z W are coordinates of a point in space in the world coordinate system, and are rotated by three shift amounts in the translation vector t. The six parameters obtained by adding the three rotation angles of the matrix R are external parameters of the camera.
歪み係数行列と外部媒介変数行列を得た後歪み係数行列と外部媒介変数行列によりピクチャーを補正する； After obtaining the distortion coefficient matrix and the external parameter matrix, the picture is corrected using the distortion coefficient matrix and the external parameter matrix;
ピクチャー補正のステップ： Picture correction steps:
歪み係数と外部媒介変数により空間の中のＭ点がピクセル座標系における座標は： Due to the distortion coefficient and external parameters, the coordinates of M points in space in the pixel coordinate system are:
計算式４：
その中、Ｒは回転変換行列で、３×３の直交単位行列であり、tは三次元並進変量である； Wherein R is a rotation transformation matrix, a 3 × 3 orthogonal unit matrix, and t is a three-dimensional translation variate;
更に非線形最小化模型を建てることにより結果値と真値との差を改善する。 Furthermore, the difference between the result value and the true value is improved by constructing a nonlinear minimization model.
カメラにはラジアルディストーションがあるときに、仮に(u，v)が理想的なピクセル座標であり、
計算式５：
最小自乗法により計算式５を解き、ラジアルディストーション係数ｋ１とｋ２を得た後最尤推定法により改善する。
直径に対する検査測定を行う時に、検査測定待ちの軸類パーツのサブピクセルレベルエッジに対してコーナー検出を行って、コーナーにより直径を計算する； When performing the inspection measurement on the diameter, the corner detection is performed on the sub-pixel level edge of the shaft part waiting for the inspection measurement, and the diameter is calculated by the corner;
エッジ検出 Edge detection
Zernikeモーメントに基つくサブピクセルエッジ検出を採用する；ステップエッジモデルを建てる； Adopt sub-pixel edge detection based on Zernike moment; build step edge model;
仮にｋはステップ高であり、ｈは背景のグレースケールである。エッジの回転角度からθを引くと、エッジがｙ軸と平行になる。 Suppose k is the step height and h is the gray scale of the background. When θ is subtracted from the rotation angle of the edge, the edge becomes parallel to the y-axis.
従って
計算式６：Anm=Anme-jmθその中、nmはn階 m次Zernikeモーメントを代表し、計算式６は回転画像の１階１Zernikeモーメントにおける虚部を表示し、即ちエッジがｙ軸と並行している時に１階１次Zernikeモーメントにおける虚部がゼロであり、言い換えれば：
Formula 6: A nm = A nm e -jmθ where nm represents the n-th order m-order Zernike moment, and
Im[A11]=sin(θ)Re[A11]-cos(θ)Im[A11]=0,Im[A11]とRe[A11]それぞれは回転画像Zernikeモーメントの中の虚部と実部である。これによりエッジが回転した角度は
連立方程式により円心からエッジまでの垂直位置は
コーナー検出： Corner detection:
コーナー周辺にある点はエッジに位置している点とエッジに位置していない点の二つのタイプに分けられる； Points around the corner are divided into two types: points located at edges and points not located at edges;
反復によりサブ画素精度があるコーナー位置を確定する。 A corner position having sub-pixel accuracy is determined by repetition.
サブ画素レベルのコーナー位置の計算方法はベクトル直交性に対する観測に基ついて実現され、即ち中央点ｑからその近隣点ｐまでのベクトルとp点のところにある画像傾度とが直交し且つ画像と雑音測定との影響を受ける。 The method of calculating the corner position at the sub-pixel level is realized based on the observation of the vector orthogonality, that is, the vector from the central point q to its neighboring point p and the image gradient at the point p are orthogonal and the image and noise Affected by measurement.
計算式７により表す： Expressed by equation 7:
計算式７：
その中、
εiをゼロとすることにより、下記のような体系方程式を建てる： By setting ε i to zero, construct a systematic equation such as:
計算式８：
Formula 8:
その中、探索ウインドウの中心ｑの近隣の中の傾度が累加される。一番目の傾度媒介変数Ｇと二番目の傾度媒介変数ｂを転用し、得られたのは： Among them, the gradient in the neighborhood of the center q of the search window is added. Diverting the first gradient parameter G and the second gradient parameter b yielded:
計算式９：
その計算方法は探索ウインドウの中心を新しい中心ｑと設定し、それからある限界値ポイントより低い中心位置を探し出すまで繰り返す。 The calculation method sets the center of the search window as the new center q and then repeats until a center position lower than a certain threshold point is found.
画像のつなぎ合わせ： Image stitching:
仮にｆ１（ｘ，ｙ）、ｆ２（ｘ，ｙ）は二枚の画像の信号であり、ｆ２（ｘ，ｙ）はｆ１（ｘ，ｙ）が（dx,dy）を並進移動して得られたのであり、即ち：計算式１０：
計算式１０を周波数領域に反映した後得たのは：
After reflecting
計算式１１：F2(u,v)=F1(u,v)×
計算式１１を変換してインタラクティブ率スペクトルが得られる：
Transforming
計算式１２：H=(u,v)=
計算式１２に対してフーリエ逆変換してディラックのδ関数が得られ、それから関数のピックポイントが対応する座標を探して、求めている変位量が得られる。 The Fourier inverse transform is performed on the equation (12) to obtain the Dirac δ function. Then, the coordinate corresponding to the pick point of the function is searched, and the displacement amount obtained is obtained.
二枚のピクチャーの変位量を得た後この変位量により画像をつなぎ合わせることができる。 After the displacement of the two pictures is obtained, the images can be joined by this displacement.
直径の検査測定： Inspection measurement of diameter:
サブピクセルレベルのコーナー検出を行ってから、各コーナーの座標が得られる。仮にコーナーの座標は（x１，y１）、（x２，y２）、......（xi，yi）であり、各コーナーの縦座標の値y１、y２、......yiを順序に読み取り、yi+1<yiの時に、（xi，yi）を前に置き、以下も同様、コーナーの座標を縦座標の小さい順に昇順に並び替え、仮に極小な常数をAとし、配列されたコーナー座標に対して操作を行う：仮にyは第i +1番目のコーナーの縦座標と第i番目のコーナーの縦座標との差の絶対数であり、即ちy＝|yi +1-yi|であり、ｙ
好ましくは、前記排出盤が排出回転盤及び収納筒を含み、前記収納筒が複数であり、それぞれ前記排出回転盤に沿って前記排出回転盤に円周方向で均一分布される； Preferably, the discharge disk includes a discharge rotation disk and a storage cylinder, and the storage cylinders are plural, and each of the storage cylinders is uniformly distributed in a circumferential direction on the discharge rotation disk along the discharge rotation disk;
前記機械アームがアーム体及び前記アーム体に設置されるマニピュレーターを含み、前記マニピュレーターが手指気体シリンダー及び二つの添木を含み、二つの前記添木がそれぞれ前記手指気体シリンダーに装着され、二つの前記添木の間がチャック区を形成し、二つの前記添木の挟持面にはいずれも円弧溝が設置され、各前記添木には二つの前記円弧溝が設置され、二つの前記円弧溝がそれぞれ縦向きと横向きで設置される。 The mechanical arm includes an arm body and a manipulator installed on the arm body, the manipulator includes a finger gas cylinder and two splints, and the two splints are respectively attached to the finger gas cylinders, and the two A space between the splints forms a chuck section, two arc grooves are provided on the holding surface of the two splints, two arc grooves are provided on each of the splints, and the two arc grooves are vertically It is installed in the orientation and sideways.
好ましくは、前記検査測定仕組みはブラックボックスと、加工部品伝送仕組みと撮影仕組みを含み、前記加工部品伝送仕組み及び前記撮影仕組みが前記ブラックボックスの中に設置され、前記撮影仕組みは二つがあり、二つの前記撮影仕組みはそれぞれ前記加工部品伝送仕組みが加工部品を伝送する方向の両側に相対で設置され、前記撮影仕組みが第二カメラ、及び二つの光補助ランプを含み、二つの前記光補助ランプがそれぞれ前記第二カメラの両側に設置される； Preferably, the inspection and measurement mechanism includes a black box, a work part transmission mechanism, and an imaging mechanism, wherein the work part transmission mechanism and the imaging mechanism are installed in the black box, and the imaging mechanism has two, The two photographing mechanisms are installed relative to each other on both sides in the direction in which the work part transmitting mechanism transmits the work part, and the photographing mechanism includes a second camera, and two light auxiliary lamps, and two light auxiliary lamps are provided. Respectively installed on both sides of the second camera;
前記加工部品伝送仕組みが親ねじ伝動仕組み及びパーツ固定ブロックを含み、前記パーツ固定ブロックが前記親ねじ伝動仕組みの伝送スライドブロックに設置され、前記パーツ固定ブロックには直径が上から下まで段々減少するマルチレベル段付穴が設置される。 The work part transmission mechanism includes a lead screw transmission mechanism and a part fixing block, and the part fixing block is installed on the transmission slide block of the lead screw transmission mechanism, and the diameter of the part fixing block gradually decreases from top to bottom. A multi-level stepped hole is installed.
本発明は既存の技術と比べて下記のようにメリットと効果がある： The present invention has the following advantages and effects over existing technologies:
本発明は軸類パーツ及び軸類パーツのＤＷＧ形式の製作図だけを提供すれば、許される加工の誤差の範囲内で、完全に自動的にフィードして加工し、検査測定し、及び排出することを実現できる。本発明はまた軸類パーツの各部分の半径と、高さと、同軸率と、瑕疵などを検査測定でき、且つ加工された軸類パーツが合格か否かを自動的に判断できる。 According to the present invention, if only a shaft part and a DWG format drawing of the shaft part are provided, the feeding, processing, inspecting, measuring, and discharging are automatically performed within an allowable processing error. Can be realized. The present invention can also inspect and measure the radius, height, coaxiality, defects, etc. of each part of the shaft part, and automatically determine whether the processed shaft part is acceptable.
実施例及び付図を参照し本発明をさらに詳しく説明し、但し本発明の実施方式はこれに限定されない。 The present invention will be described in more detail with reference to embodiments and the accompanying drawings, but embodiments of the present invention are not limited thereto.
軸類パーツの加工装置はフィード盤１、旋盤２、検査測定仕組み３、不良品区４、排出盤５、機械アーム６、及び仕事台７を含む：
The equipment for processing the shaft parts includes a
前記フィード盤１は被加工軸類パーツを置くために用いられる；
The
前記旋盤２は軸類パーツを加工するために用いられる； The lathe 2 is used for machining shaft parts;
前記検査測定仕組み３は軸類パーツの加工される部分が加工の要求を満たすか否かを検査測定するために用いられる；
The inspection and
前記不良品区４は検査測定されて加工の要求を満たすことができない軸類パーツを置くために用いられる； The defective part 4 is used for placing shaft parts which are inspected and measured and cannot meet the processing requirements;
前記排出盤５は検査測定されて加工の要求を満たした軸類パーツを置くことために用いられる；
Said
前記機械アーム６は前記フィード盤１の中から被加工軸類パーツを取り且つ順に前記旋盤２と前記検査測定仕組み３までに伝送するために用いられ、検査測定して加工の要求を満たすことができない時に、軸類パーツを前記不良品区４の中に入れ、検査測定して加工の要求を満たした時に、軸類パーツを前記排出盤５の中に入れる。
The
前記仕事台７のテーブル面にはあり溝８が均一で開削され、前記フィード盤１と、前記旋盤２と、前記検査測定仕組み３と、前記不良品区４と、前記排出盤５と前記機械アーム６がいずれもあり溝８により前記仕事台７に装着される。
The table 8 of the worktable 7 has a groove 8 uniformly cut therein, and the
好ましくは、前記機械アーム６は前記機械アーム６が軸類パーツ部位を切り替えてきつく締める時に軸類パーツを置くために用いられる中継盤９を含み、前記中継盤９がエアチャック１０及びそれぞれ前記エアチャック１０の各爪に装着される中継添木１１を含み、各前記中継添木１１の間が第一チャック区を形成する。
Preferably, the
作動過程に、前記機械アーム６が摘み取るのは前記旋盤２のうち加工された位置であるから、検査測定を妨碍しないために、前記中継盤９を設置し、前記機械アーム６が軸類パーツの加工された部分を前記中継盤９の中に入れて且つ前記中継盤９によりきつく挟み、その後、前記機械アーム６が軸類パーツを放してから、軸類パーツがまだ加工されていない部分に移動し固定を行い、固定が完了した後前記中継盤９が軸類パーツを放して、前記機械アーム６は軸類パーツ部位を切り替えてきつく締める過程が完成された。
In the operation process, since the
好ましくは、前記フィード盤１が盤体１２及びチャック仕組みを含み、前記チャック仕組みは固定添木１３と、運動添木１４と前記運動添木１４をプッシュすることができるプッシュ板仕組みを含み、固定添木１３が前記盤体１２に固定され、前記盤体１２には前記固定添木１３へ延伸するスライド溝１６が設置され、前記運動添木１４の底部にはスライドブロック１５が設置され、前記スライドブロック１５が前記スライド溝１６の中に接続される。前記固定添木１３と前記運動添木１４がいずれも円弧形である。
Preferably, the
好ましくは、前記チャック仕組みと前記スライド溝１６がいずれも複数で一対一対応で設置される；
Preferably, each of the chuck mechanism and the
好ましくは、また回転盤仕組みを含み、前記回転盤仕組みがモータ１７及びラック１８を含み、前記モータ１７が前記ラック１８に装着され、前記モータ１７の動力軸が前記盤体１２と接続される。
Preferably, it also includes a turntable mechanism, wherein the turntable mechanism includes a
好ましくは、また主軸１９及び軸継手２０を含み、前記盤体１２が前記主軸１９に装着され、前記モータ１７の動力軸が前記軸継手２０により主軸１９と接続される。
Preferably, it also includes a
好ましくは、また前記モータ１７をコントロールして回転させるために用いられる符合器２１を含む。
Preferably, it also includes an
被加工の軸類パーツが前記固定添木１３と前記運動添木１４との間に置かれ、前記運動添木１４が前記固定添木１３へ移動することにより軸類パーツをきつく挟み、軸類パーツを加工する生産ラインに原材料を提供する。円弧形である前記固定添木１３と前記運動添木１４が円柱形である軸類パーツをきつく挟むことができる。前記運動添木１４が移動でき、そのため、同じでない直径の軸類パーツに対して固定を行うことができる。普通には置かれることができる軸類パーツの直径範囲は１０から１００ｍｍまでである。軸類パーツの直径の大きさにより適合なサイズまで調整することもできる。
A shaft part to be processed is placed between the fixed
好ましくは、前記検査測定仕組み３が筐体２２及び前記筐体２２の中に設置される第一カメラと、光補助ランプと、撮影スタンド２３と光補助ランプスタンド２４を含み、前記筐体２２には機械アーム６が挿入できる箱口２５が設置され、前記撮影スタンド２３と前記光補助ランプスタンド２４がいずれも移動台２６及び前記筐体２２の中に設置される固定ロッド２７を含み、前記移動台２６が取付台２８と、固定ボルトと、固定ナットと接続フレームを含み、前記取付台２８が前記接続フレームに設置され、前記接続フレームがナット固定スロット３０と、前記固定ロッド２７がはまっているカバー枠３１を備えており、ナット固定スロット３０が前記カバー枠３１に設置され、固定ナットがナット固定スロット３０に装着され、固定ボルトと固定ナットとが繋がり且つ前記カバー枠３１を通り抜け、前記移動台２６と前記固定ロッド２７が固定ボルトにより前記固定ロット２７に当接されて、これによりお互いに固定される；前記移動台２６を調整する必要がある時、固定ボルトを緩めて、前記移動台２６を前記固定ロッド２７に沿って目標位置までプッシュした後、固定ボルトを締めて、これにより前記移動台２６を前記固定ロッド２７に固定する。
Preferably, the inspection and
前記第一カメラが前記撮影スタンド２３の前記取付台２８に装着され、前記光補助ランプが前記光補助ランプスタンド２４の前記取付台２８に装着される。
The first camera is mounted on the
好ましくは、前記光補助ランプと前記光補助ランプスタンド２４がいずれも二つがあり且つ一対一対応で設置され、二つの前記光補助ランプが前記筐体２２の両側に位置し且つ相対で設置され、前記撮影スタンド２３が二つの前記光補助ランプの間に設置され、作動の時、前記第一カメラが二つの前記光補助ランプの間に位置し軸類パーツに対して撮影する。
Preferably, the light auxiliary lamp and the light auxiliary lamp stand 24 each have two and are installed in a one-to-one correspondence, and the two light auxiliary lamps are located on both sides of the
好ましくは、また前記撮影スタンド２３の高さを調整することができる撮影調整ボールねじ及び前記光補助ランプスタンド２４の位置を調整することができる灯光調整ボールねじを含み、前記撮影スタンド２３が撮影調整ボールねじの移動ブロックに設置され、光補助ランプスタンド２４が灯光調整ボールねじの移動ブロックに設置される。前記撮影調整ボールねじは前記撮影スタンド２３を連動することにより前記第一カメラの撮影する位置を調整することができる。本発明の前記光補助ランプと前記第一カメラが具体的に軸類パーツのサイズにより調整されることができ、これにより様々な場合における撮影の要求に応じることができるということがわかる。
Preferably, the apparatus further includes a photographing adjustment ball screw capable of adjusting the height of the photographing
本発明は加工された軸類パーツの直径、表面欠陥、同軸率などの媒介変数または指標を検査測定することにより、その軸類パーツが合格か否かを判断する。 The present invention determines whether the shaft part passes by inspecting and measuring parameters or indices such as a diameter, a surface defect, and a coaxial ratio of the processed shaft part.
本発明の採用した検査測定方法は暗い空間で行う必要があるために、本発明が黒いアクリル板を利用して暗い正方体である前記筐体２２を建てる。前記筐体２２の底部の両側には二つの移動可能な光補助ランプが装着され、検査測定の過程中撮影を行う時に需要な日照り条件を提供することができる。光補助ランプは白い２４ｖ帯状工業検測照明光源を採用できる。
Since the inspection and measurement method adopted by the present invention needs to be performed in a dark space, the present invention uses the black acrylic plate to build the
前記光補助ランプスタンド２４の前記移動台２６が前記固定ロッド２７に沿って移動することができることを通じて、具体的に検査測定される軸類パーツのサイズにより光源の位置を調整して、最適な撮影効果に達することができる。
Since the
前記撮影調整ボールねじが前記撮影スタンド２３を連動して垂直方向に沿って上下へ移動させ、それにより最適な撮影位置に着くことができる。
The photographing adjustment ball screw moves the photographing
好ましくは、前記検査測定仕組み３がブラックボックス３４、加工部品伝送仕組み及び撮影仕組みを含み、前記加工部品伝送仕組み及び前記撮影仕組みが前記ブラックボックス３４の中に設置され、前記撮影仕組みは二つがあり、二つの前記撮影仕組みはそれぞれ前記加工部品伝送仕組みが加工部品を伝送する方向の両側に相対で設置され、前記撮影仕組みが第二カメラ３５、画像ボールねじ調整仕組み４３及び二つの光補助光源３６を含み、二つの前記光補助光源３６がそれぞれ前記第二カメラ３５の両側に設置され、前記第二カメラ３５が前記画像ボールねじ調整仕組み４３に設置される。
Preferably, the inspection /
前記加工部品伝送仕組みが親ねじ伝動仕組み３７及びパーツ固定ブロック３８を含み、前記パーツ固定ブロック３８が前記親ねじ伝動仕組み３７の伝送スライドブロックに設置され、前記パーツ固定ブロック３８には直径が上から下まで段々減少するマルチレベル段付穴４２が設置され、同じでない直径の軸類パーツに対して装着を行うことができる。
The working part transmission mechanism includes a lead
好ましくは、前記排出盤５が排出回転盤３２及び収納筒３３を含み、前記収納筒３３が複数であり、それぞれ前記排出回転盤３２に沿って前記排出回転盤３２に円周方向で均一分布される。
Preferably, the
前記排出回転盤３２及び前記収納筒３３が一体成型されて、組み立てる必要はない。前記排出回転盤３２には十個の同じ前記収納筒３３を設置しても良く、加工完了され且つ検査測定に合格した軸類パーツをそれらに置くことができる。
It is not necessary to assemble the
前記排出盤５の機能は加工完了され且つ検査測定に合格した軸類パーツを置くことである。前記機械アーム６が加工完了され且つ検査測定装置の検査測定に合格した軸類パーツを前記排出盤５の中に特定の位置にある空の前記収納筒３３に入れ、軸類パーツが排出盤５に入れられた後、一定の角度を回転し、次の空の前記収納筒３３を前記機械アーム６のうち軸類パーツを置く特定の位置まで回転させ、前記機械アーム６が次の加工完了され且つ検査測定に合格した軸類パーツを置くことを待つ。前記排出盤５に置かれる軸類パーツがさらなる加工または包装ができる。
The function of the
前記収納筒３３を筒形に設置することで、加工完了され且つ検査測定に合格した軸類パーツが平穏に置かれることができ、次の一歩の包装とさらなる加工に便利である。
By installing the
前記機械アーム６が前記フィード盤１の中から被加工の軸類パーツを摘み取り、前記機械アーム６が素材を前記旋盤２に輸送して加工し、前記機械アーム６は三喜の六軸機械アームsx850bを採用できる。
The
前記旋盤２のエアチャックが軸類パーツをきつく挟み、それから、前記旋盤２が軸類パーツを加工し始めて、加工完了した後、前記機械アーム６が軸類パーツを取り出す。
The air chuck of the lathe 2 clamps the shaft parts tightly, and then the lathe 2 starts processing the shaft parts, and after the processing is completed, the
前記機械アーム６が軸類パーツを前記検査測定仕組み３の中に入れて検査測定して、前記機械アーム６が検査測定に合格した軸類パーツを前記排出盤５の中に輸送し、仮に軸類パーツが検査測定に不合格であれば前記不良品区４に輸送される。
The
前記排出盤５が軸類パーツを受け取ってから、一定の角度を回転し、軸類パーツを移す。その同時に、前記フィード盤１が同じように一定の角度を回転して、次の被加工の軸類パーツを指定された位置に移して、前記機械アーム６がそれを摘み取ることができ、このように上記のプロセスを繰り返すことにより、サイクル加工を実現することができる。
After receiving the shaft parts, the
本発明はエアチャックを採用し、プログラムによりエアチャックをコントロールし加工されている軸類パーツをきつく締めてあるいは緩めて、非自動チャック装置を採用する時に労働力により加工部品を摘み取るあるいは緩める煩雑な作業を減少することができる。軸類パーツを加工する過程の中に砕屑防止箱を採用して、加工する過程の中に生み出された砕屑が十方へ飛び散ることを防止することができ、人を傷つけるまたは周囲の物品を損なうことを回避することができ、砕屑の収集も便利になる。 The present invention employs an air chuck, controls the air chuck by a program, and tightens or loosens the shaft parts being machined. Work can be reduced. Adopt a debris prevention box in the process of processing shaft parts, prevent the debris generated in the process of processing from scattering all the way, harming people or damaging surrounding goods Can be avoided, and the collection of debris becomes convenient.
前記機械アーム６がアーム体及び前記アーム体に設置されるマニピュレーターを含み、前記マニピュレーターが手指気体シリンダー３９及び二つの添木４０を含み、二つの前記添木４０がそれぞれ前記手指気体シリンダー３９に装着され、二つの前記添木４０の間がチャック区を形成し、二つの前記添木４０の挟持面にはいずれも円弧溝４１が設置され、各前記添木４０には二つの前記円弧溝４１が設置され、二つの前記円弧溝４１がそれぞれ縦向きと横向きで設置され、横向きと縦向きの二つの方向で軸類パーツをきつく挟み、二つの前記添木４０を開けるまたは締めることにより多種でサイズが違う軸類パーツを摘み取ることができ、これにより一つの前記マニピュレーターは多種な使い道があるようになり、軸類パーツが途中で転落し、決まった位置から離れ、適確に置かれなく、置く時に失敗が発生するなどの状況の発生を防止することができる。
The
前記手指気体シリンダー３９の開く大きさにより、直径と長さが違う軸類パーツを摘み取り、また軸類パーツを適確な位置にきつく挟むことができ、摘み取ることに便利である。
Depending on the opening size of the
前記マニピュレーターは可調性を備え、摘み取る軸類パーツの直径により二つの前記添木４０の間の距離を調整し、二つの前記添木４０の挟持範囲を増加または縮小することができ、実際に加工されている軸類パーツのサイズにより前記円弧溝４１のサイズを調整し、それを通じて挟持の緊密性と安定性を保証することができる。
The manipulator has adjustability, adjusts the distance between the two
前記フィード盤１と前記排出盤５は回転することにより軸類パーツの生産のために自動的にフィードまたは排出することを実現でき、前記機械アーム６のプログラムを簡略することができる。本発明は固定された位置のピッキングあるいは排出の方式を採用して、加工完了された軸類パーツを一つ一つ輸出する効果が出る。
The
好ましくは、前記検査測定仕組み３の軸類パーツを検査測定する方法は：
Preferably, the method of inspecting and measuring shaft parts of the inspection and measuring
画像獲得----画像補正-----サブピクセルエッジ検出-----サブピクセルコーナー検出-----画像のつなぎ合わせ-----直径検査測定 Image acquisition ---- Image correction-Sub-pixel edge detection-Sub-pixel corner detection-Image splicing-Diameter inspection measurement
ステップ一、画像獲得 Step one, image acquisition
前記第一カメラまたは前記第二カメラ３５の移動により、第一カメラまたは第二カメラ３５を利用して検査測定待ちの軸類パーツの各部分の画像を撮影する。
With the movement of the first camera or the
ステップ二、画像補正 Step two, image correction
（1）カメラキャリブレーション (1) Camera calibration
キャリブレーションのステップ： Calibration steps:
本発明は国際将棋の碁盤の目を用いてキャリブレーションプレートとする。キャリブレーションプレートは１２×９の碁盤の目であり、各格子のサイズは２０ｍｍ×２０ｍｍである。適合な対物レンズ距離を選択し、異なる位置、異なる角度と異なる姿態のもとでキャリブレーションプレートに対してピクチャーを複数枚撮影し、１０-２０枚であれば良い。各枚キャリブレーションピクチャーに対してコーナーの情報を取り出し、更にサブピクセルコーナーの情報を取り出し、カメラキャリブレーションの誤差を下げることができ、それからピクチャーに対してカメラキャリブレーションを行い、具体的なキャリブレーションステップは下記のように示す： In the present invention, a calibration plate is prepared using the grid of international shogi. The calibration plate is a 12 × 9 grid, and the size of each grid is 20 mm × 20 mm. An appropriate objective lens distance is selected, a plurality of pictures are taken with respect to the calibration plate at different positions, different angles, and different forms, and it suffices that the number is 10 to 20. The corner information is extracted for each calibration picture, and the sub-pixel corner information is also extracted to reduce the camera calibration error. Then, the camera is calibrated for the picture, and the specific calibration is performed. The steps are shown below:
図１５の示しているのは四つの座標系である：画素平面座標系（u,v）と、像平面座標系と、画像物理座標系（x,y）と、カメラ座標系（XC,YC,ZC）と、世界座標系（XW,YW,ZW）である。 FIG. 15 shows four coordinate systems: a pixel plane coordinate system (u, v), an image plane coordinate system, an image physical coordinate system (x, y), and a camera coordinate system (X C , Y C, and Z C), the world coordinate system (X W, Y W, a Z W).
一、画素座標と像平面座標系との関係を建て、画素平面と画像平面との関係を参照し、空間点Ｍと像点ｍの画素座標との間の変換関係を得る： First, the relationship between the pixel coordinates and the image plane coordinate system is established, and the conversion relationship between the spatial point M and the pixel coordinates of the image point m is obtained by referring to the relationship between the pixel plane and the image plane:
計算式１：
その中、dx、dyがそれぞれ各図形エレメントの長さと広さを表示する；u0とv0が光軸と像平面との交点を表示する；fがカメラの焦点距離であり、即ち図の中の点0 から点0cまでの距離である； XC 、YC 、ZCがカメラ座標系の中の一点Mの座標である；
Where dx and dy indicate the length and width of each graphic element, respectively; u0 and v0 indicate the intersection of the optical axis and the image plane; f is the focal length of the camera, ie, The distance from
ニ、、仮にα＝f｜dx、β＝f｜dyはそれぞれｘ軸とｙ軸方向における画素を単位とした相当焦点距離を代表する。そのほか媒介変数γ＝αtgθ１を導入し画素平面の中で画素を単位とする座標軸の傾斜度合の測定値を表示し、θはカメラCCD（カメラCCDがカメラチップである）の陣列におけるv軸の傾斜度合であり 、計算式１を下記のように書き直せる：
Two ,, if α = f | d x, β = f | d y are representative equivalent focal length in units of pixels in the x-axis and y-axis directions, respectively. In addition to parametric γ = αtgθ 1 was introduced to display the measured value of the inclination degree of the coordinate axes in units of pixels in the pixel plane, theta is the v axis in Jinretsu camera CCD (camera CCD is a camera chip)
計算式２：
計算式２によりカメラの五つの歪み系数を得る。 From Equation 2, five distortion coefficients of the camera are obtained.
三、回転変換行列Ｒと並進移動変数ｔを用いて世界座標系の点からカメラ座標点までの変換を叙述し、空間の中のある点Ｍが世界座標系とカメラ座標系のもとでのそれぞれの同次座標を[Xw,Yw,Zw,1]Ｔ[Xe,Ye,Ze,1]Ｔと仮定すれば、下記のような関係がある： Third, a transformation from a point in the world coordinate system to a camera coordinate point is described using the rotation transformation matrix R and the translational movement variable t, and a point M in the space is defined by the world coordinate system and the camera coordinate system. Assuming each homogeneous coordinate is [X w , Y w , Z w , 1] T [X e , Y e , Z e , 1] T , the following relationship is obtained:
計算式３：
その中、O＝「０，０，０」Ｔ、XW、YW、ZWは空間の中のある点の世界座標系における座標であり、並進ベクトルｔの中の三つのシフト量に回転行列Ｒの三つの回転角度を加えた六個の媒介変数はカメラの外部媒介変数である。 Among them, O = “0,0,0” T , X W , Y W , and Z W are coordinates of a point in space in the world coordinate system, and are rotated by three shift amounts in the translation vector t. The six parameters obtained by adding the three rotation angles of the matrix R are external parameters of the camera.
歪み係数行列と外部媒介変数行列を得てピクチャーを補正することができる。 The picture can be corrected by obtaining the distortion coefficient matrix and the external parameter matrix.
（2）ピクチャー補正 (2) Picture correction
実際には、画面は理想的な透視撮影ではなく、同じでない程度の歪みがあるのである。歪みを生み出す出処は：一、光学系の結像が光学歪みを導入し、ラジアルディストーションと、偏心歪曲収差と、薄いプリズム歪みを含む；ニ、電路刻み工芸の誤差と、光電転換の誤差と、電気雑音などにより発生した数字歪みであり、例えばカメラのサイズファクター。 In practice, the screen is not an ideal fluoroscopic image, but has a non-identical degree of distortion. The sources of distortion are as follows: 1. The imaging of the optical system introduces optical distortion, including radial distortion, eccentric distortion, and thin prism distortion; (d) errors in electrical carving, errors in photoelectric conversion, Numerical distortion caused by electric noise and the like, for example, the size factor of a camera.
補正ステップ： Correction step:
一、歪み係数と外部媒介変数により空間の中のＭ点がピクセル座標系における座標は： First, according to the distortion coefficient and external parameters, the coordinates of M points in space in the pixel coordinate system are:
計算式４：
その中、Ｒは回転変換行列で、３×３の直交単位行列であり、tは三次元並進変量である。 Among them, R is a rotation transformation matrix, a 3 × 3 orthogonal unit matrix, and t is a three-dimensional translation variate.
更に非線形最小化模型を建てることにより結果値と真値との差を改善する。 Furthermore, the difference between the result value and the true value is improved by constructing a nonlinear minimization model.
ニ、普通には、カメラには一定程度のラジアルディストーションがある。仮に(u，v)が理想的なピクセル座標であり、
計算式５：
最小自乗法により計算式５を解き、ラジアルディストーション係数ｋ１とｋ２を得た後最尤推定法により改善する。
ステップ三、サブピクセルエッジ検出
Zernikeモーメントに基つくサブピクセルエッジ検出を採用する。Zernikeモーメントが積分演算子であり、騒音に鈍感である。図のようなステップエッジ模型を作成し、図１６の示しているように。 Adopt sub-pixel edge detection based on Zernike moment. The Zernike moment is the integral operator and is insensitive to noise. Create a step edge model as shown in the figure, as shown in FIG.
図１６の中にｋはステップ高であり、ｈは背景のグレースケールである。仮にエッジの回転角度からθを引くと、エッジがｙ軸と平行になる。 In FIG. 16, k is the step height, and h is the gray scale of the background. If θ is subtracted from the rotation angle of the edge, the edge becomes parallel to the y-axis.
従って
計算式６：Anm=Anme-jmθ（nmはn階 m次Zernikeモーメントを代表する）が回転画像の１階１次 Zernikeモーメントにおける虚部を表示し、即ちエッジがｙ軸と並行している時に１階１次Zernikeモーメントにおける虚部がゼロであり、言い換えれば： Equation 6: Anm = Anme -jmθ (where nm represents the nth-order m-order Zernike moment) indicates the imaginary part of the first-order first-order Zernike moment of the rotated image, ie, when the edge is parallel to the y-axis. The imaginary part in the first order first order Zernike moment is zero, in other words:
Im[A11]=sin(θ)Re[A11]-cos(θ)Im[A11]=0,Im[A11]とRe[A11]それぞれは回転画像Zernikeモーメントの中の虚部と実部である。これによりエッジが回転した角度は
連立方程式により円心からエッジまでの垂直位置は
Zernikeモーメントはまだ不足がある：選択するモデルのサイズが違ってエッジサブピクセル位置の計算には偏差が発生する。 Zernike moments are still lacking: the size of the model selected will be different and the calculation of the edge sub-pixel positions will have deviations.
ステップ四、サブピクセルコーナー検出 Step 4, sub-pixel corner detection
直径の検査測定を行う時に、検査測定待ちのサブピクセルレベルエッジに対してコーナー検出を行い、それからコーナーにより直径を計算する必要がある。コーナーは画像の中において非常に重要な特徴であり、コーナー位置を正確に検査測定してから画像が実際の情景に対する空間位置の関係を確定することができる。コーナー検出の厳密さは直接にカメラキャリブレーションと直径の検査測定の厳密さに影響する。 When performing the diameter inspection measurement, it is necessary to perform corner detection for the sub-pixel level edge waiting for the inspection measurement, and then calculate the diameter by the corner. Corners are a very important feature in an image, and the exact position of the corners can be inspected and measured before the image can determine the relationship of spatial position to the actual scene. The rigor of corner detection directly affects the rigor of camera calibration and diameter inspection measurements.
図１７と図１８の示しているように、コーナー周辺にある点はエッジに位置している点とエッジに位置していない点の二つのタイプに分けられる。その中、図１７と図１８の中に、点線で空洞の矢印が画像の傾度を表す。 As shown in FIGS. 17 and 18, the points around the corner are divided into two types: points located at edges and points not located at edges. In FIGS. 17 and 18, the dotted arrow and the hollow arrow indicate the inclination of the image.
本発明は反復によりサブ画素精度があるコーナー位置を発見することができる。 The present invention can find corner positions with sub-pixel accuracy by iteration.
サブ画素レベルのコーナー位置の計算方法はベクトル直交性に対する観測に基ついて実現され、即ち中央点ｑからその近隣点ｐまでのベクトルとp点のところにある画像傾度とが直交する（画像と雑音測定に従う）。 The method of calculating the corner position at the sub-pixel level is realized based on the observation of the vector orthogonality, that is, the vector from the center point q to its neighboring point p and the image gradient at the point p are orthogonal (image and noise). According to measurement).
計算式７により表す： Expressed by equation 7:
計算式７：
その中、
εiをゼロとすることにより、下記のような体系方程式を建てる： By setting ε i to zero, construct a systematic equation such as:
計算式８：
その中にｑの近隣（探索ウインドウ）の中の傾度が累加される。一番目の傾度媒介変数Ｇと二番目の傾度媒介変数ｂを転用し、得られたのは： The gradient in the neighborhood (search window) of q is accumulated therein. Diverting the first gradient parameter G and the second gradient parameter b yielded:
計算式９：
その計算方法は探索ウインドウの中心を新しい中心ｑと設定し、それからある限界値ポイントより低い中心位置を探し出すまで繰り返す。 The calculation method sets the center of the search window as the new center q and then repeats until a center position lower than a certain threshold point is found.
ステップ五、画像のつなぎ合わせ
検査測定の精度を上げるために、検査測定されている物質を分画で撮影した後つなぎ合わせて更にエッジ検出とコーナー検出などの後続作業を行う。画像のつなぎ合わせ方法は多種であり、最も多用されるのはSIFTの特徴抽出とマッチングつなぎ合わせ技術であり、しかしその方法は画像の上に十分に多い特徴点を必要とし、それに対して、測定される物質の特徴点は少ない場合、特徴によりマッチングするのは成功率が低い。 In order to improve the accuracy of the inspection and measurement, the substances to be inspected and measured are photographed by fractionation and then connected, and further operations such as edge detection and corner detection are performed. There are a variety of image stitching methods, most often SIFT feature extraction and matching stitching techniques, but the method requires a sufficient number of feature points on the image, while If the feature point of the material to be performed is small, matching by the feature has a low success rate.
本発明は測量する時にリニアスケールを固定し、リニアスケールがカメラと一緒に移動し、毎回カメラの移動距離を正確に保証することができる。検査測定される物質を撮影するときに一部分の公共地域を保つ必要があり、即ち連続である二枚のピクチャーの間には比較的に大きな重なり合う部分があり、それからピクチャーをつなぎ合わせる。 According to the present invention, the linear scale is fixed when surveying, and the linear scale moves together with the camera, so that the moving distance of the camera can be accurately guaranteed each time. It is necessary to keep a part of the public area when photographing the material to be measured, i.e. there is a relatively large overlap between two consecutive pictures, and then the pictures are spliced.
具体的なステップは下記の様に： The specific steps are as follows:
仮にｆ１（ｘ，ｙ）、ｆ２（ｘ，ｙ）は二枚の画像の信号であり、ｆ２（ｘ，ｙ）はｆ１（ｘ，ｙ）が（dx,dy）を並進移動して得られたのであり、即ち：計算式１０：
計算式１０を周波数領域に反映した後得たのは：
After reflecting
計算式１１：F2(u,v)=F1(u,v)×
計算式１１を変換してインタラクティブ率スペクトルが得られる：
Transforming
計算式１２：H=(u,v)=
計算式１２に対してフーリエ逆変換してディラックのδ関数が得られ、それから関数のピックポイントが対応する座標を探して、求めている変位量が得られる。 The Fourier inverse transform is performed on the equation (12) to obtain the Dirac δ function. Then, the coordinate corresponding to the pick point of the function is searched, and the displacement amount obtained is obtained.
二枚のピクチャーの変位量を得た後この変位量により画像をつなぎ合わせることができる。 After the displacement of the two pictures is obtained, the images can be joined by this displacement.
ステップ六、直径の検査測定
サブピクセルレベルのコーナー検出を行ってから、各コーナーの座標が得られる。仮にコーナーの座標は（x１，y１）、（x２，y２）、......（xi，yi）であり、各コーナーの縦座標の値y１、y２、......yiを順序に読み取り、yi+1<yiの時に、（xi，yi）を前に置き、以下も同様、コーナーの座標を縦座標の小さい順に昇順に並び替え、仮に極小な常数をAとし、配列されたコーナー座標に対して操作を行う：仮にyは第i +1番目のコーナーの縦座標と第i番目のコーナーの縦座標との差の絶対数であり、即ちy＝|yi +1-yi|であり、ｙ
上記説明した実施例は本発明のより効果的な実施方式であり、但し本発明の実施方式が上記説明した実施例に制限られなく、本発明の精神実質と原理に従うあらゆる改変と、装飾と、立ち代わりと、組み合わせと、簡略化とのいずれも同じ効果の置き換え方式であり、本発明の保護範囲に含む。 The embodiments described above are more effective implementation modes of the present invention, provided that the implementation modes of the present invention are not limited to the above-described embodiments, and any modifications, decorations, and the like according to the spirit and principle of the present invention. Substitution, combination, and simplification are all replacement methods of the same effect, and are included in the protection scope of the present invention.
Claims (2)
前記フィード盤は被加工軸類パーツを置くために用いられる；
前記旋盤は軸類パーツを加工するために用いられる；
前記検査測定仕組みは軸類パーツの加工される部分が加工の要求を満たすか否かを検査測定するために用いられる；
前記不良品区は検査測定されて加工の要求を満たすことができない軸類パーツを置くために用いられる；
前記排出盤は検査測定されて加工の要求を満たした軸類パーツを置くことために用いられる；
前記機械アームは前記フィード盤の中から被加工軸類パーツを取り且つ順に前記旋盤と前記検査測定仕組みまでに伝送するために用いられ、検査測定して加工の要求を満たすことができない時に、軸類パーツを前記不良品区の中に入れ、検査測定して加工の要求を満たした時に、軸類パーツを前記排出盤の中に入れ、
前記排出盤が排出回転盤及び収納筒を含み、前記収納筒が複数であり、それぞれ前記排出回転盤に沿って前記排出回転盤に円周方向で均一分布され、
前記機械アームがアーム体及び前記アーム体に設置されるマニピュレーターを含み、前記マニピュレーターが手指気体シリンダー及び二つの添木を含み、二つの前記添木がそれぞれ前記手指気体シリンダーに装着され、二つの前記添木の間がチャック区を形成し、二つの前記添木の挟持面にはいずれも円弧溝が設置され、各前記添木には二つの前記円弧溝が設置され、二つの前記円弧溝がそれぞれ縦向きと横向きで設置され、
前記検査測定仕組みはブラックボックスと、加工部品伝送仕組みと撮影仕組みを含み、前記加工部品伝送仕組み及び前記撮影仕組みが前記ブラックボックスの中に設置され、前記撮影仕組みは二つがあり、二つの前記撮影仕組みはそれぞれ前記加工部品伝送仕組みが加工部品を伝送する方向の両側に相対で設置され、前記撮影仕組みが第二カメラ、及び二つの光補助ランプを含み、二つの前記光補助ランプがそれぞれ前記第二カメラの両側に設置される；
前記加工部品伝送仕組みが親ねじ伝動仕組み及びパーツ固定ブロックを含み、前記パーツ固定ブロックが前記親ねじ伝動仕組みの伝送スライドブロックに設置され、前記パーツ固定ブロックには直径が上から下まで段々減少するマルチレベル段付穴が設置され、
前記機械アームは前記機械アームが軸類パーツ部位を切り替えてきつく締める時に軸類パーツを置くために用いられる中継盤を含み、前記中継盤がエアチャック及びそれぞれ前記エアチャックの各爪に装着される中継添木を含み、各前記中継添木の間が第一チャック区を形成し、
前記フィード盤が盤体及びチャック仕組みを含み、前記チャック仕組みは固定添木と、運動添木と前記運動添木をプッシュすることができるプッシュ板仕組みを含み、固定添木が前記盤体に固定され、前記盤体には前記固定添木へ延伸するスライド溝が設置され、前記運動添木の底部にはスライドブロックが設置され、前記スライドブロックが前記スライド溝の中に接続され、
前記チャック仕組みと前記スライド溝がいずれも複数で一対一対応で設置され、
また回転盤仕組みを含み、前記回転盤仕組みがモータ及びラックを含み、前記モータが前記ラックに装着され、前記モータの動力軸が前記盤体と接続され、
また主軸及び軸継手を含み、前記盤体が前記主軸に装着され、前記モータの動力軸が前記軸継手により主軸と接続され、
前記検査測定仕組みが筐体及び前記筐体の中に設置される第一カメラと、光補助ランプと、撮影スタンドと光補助ランプスタンドを含み、前記筐体には機械アームが挿入できる箱口が設置され、前記撮影スタンドと前記光補助ランプスタンドがいずれも移動台及び前記筐体の中に設置される固定ロッドを含み、前記移動台が取付台と、固定ボルトと、固定ナットと接続フレームを含み、前記取付台が前記接続フレームに設置され、前記接続フレームがナット固定スロットと、前記固定ロッドがはまっているカバー枠を備えており、ナット固定スロットが前記カバー枠に設置され、固定ナットがナット固定スロットに装着され、固定ボルトと固定ナットとが繋がり且つ前記カバー枠を通り抜け、前記移動台と前記固定ロッドが固定ボルトにより前記固定ロットに当接されて、これによりお互いに固定され、
前記第一カメラが前記撮影スタンドの前記取付台に装着され、前記光補助ランプが前記光補助ランプスタンドの前記取付台に装着され、
前記光補助ランプと前記光補助ランプスタンドがいずれも二つがあり且つ一対一対応で設置され、二つの前記光補助ランプが前記筐体の両側に位置し且つ相対で設置され、前記撮影スタンドが二つの前記光補助ランプの間に設置され、
また前記撮影調整ボールねじ及び前記灯光調整ボールねじを含み、前記撮影スタンドが撮影調整ボールねじの移動ブロックに設置され、光補助ランプスタンドが灯光調整ボールねじの移動ブロックに設置されることを特徴とする軸類パーツの加工装置である。 Including feed machine, lathe, inspection and measurement mechanism, defective product area, ejection machine, and mechanical arm:
The feed plate is used for placing the shaft parts to be machined;
The lathe is used for machining shaft parts;
The inspection and measurement mechanism is used for inspecting and measuring whether or not the machined part of the shaft part satisfies the machining requirement;
The defective section is used for placing shaft parts which cannot be inspected and measured to meet the processing requirements;
Said ejection plate is used for placing shaft parts which are inspected and measured and meet the processing requirements;
The mechanical arm is used to take a shaft part to be machined from the feed machine and transmit it to the lathe and the inspection and measurement mechanism in order. When the parts are put in the defective area, and the inspection and measurement satisfy the processing requirements, the shaft parts are put in the discharge panel,
The discharge disc includes a discharge turntable and a storage cylinder, and the storage cylinder is plural, and is uniformly distributed in the circumferential direction on the discharge turntable along the discharge turntable, respectively.
The mechanical arm includes an arm body and a manipulator installed on the arm body, the manipulator includes a finger gas cylinder and two splints, and the two splints are respectively attached to the finger gas cylinders, and the two A space between the splints forms a chuck section, two arc grooves are provided on the holding surface of the two splints, two arc grooves are provided on each of the splints, and the two arc grooves are vertically It is installed in the orientation and sideways,
The inspection and measurement mechanism includes a black box, a work part transmission mechanism and an imaging mechanism, the work part transmission mechanism and the imaging mechanism are installed in the black box, the imaging mechanism has two, and the two The mechanisms are respectively installed relative to each other in the direction in which the processing part transmission mechanism transmits the processing part, the shooting mechanism includes a second camera, and two light auxiliary lamps, and the two light auxiliary lamps are each the second light auxiliary lamp. Installed on both sides of two cameras;
The work part transmission mechanism includes a lead screw transmission mechanism and a part fixing block, and the part fixing block is installed on the transmission slide block of the lead screw transmission mechanism, and the diameter of the part fixing block gradually decreases from top to bottom. Multi-level stepped holes are installed,
The mechanical arm includes a relay board used for placing the shaft parts when the mechanical arm switches and tightens the shaft part parts, and the relay board is mounted on the air chuck and each claw of the air chuck respectively. Including a relay splint, between the relay splints form a first chuck section,
The feed board includes a board and a chuck mechanism, the chuck mechanism includes a fixed splint, a moving splint and a push plate mechanism capable of pushing the moving splint, and the fixed splint is fixed to the board. The board body is provided with a slide groove extending to the fixed splint, a slide block is installed at the bottom of the motion splint, the slide block is connected to the slide groove,
Both the chuck mechanism and the slide groove are installed in a one-to-one correspondence with a plurality,
Also includes a rotating disk mechanism, the rotating disk mechanism includes a motor and a rack, the motor is mounted on the rack, a power shaft of the motor is connected to the disk body,
Also, including a main shaft and a shaft coupling, the board body is mounted on the main shaft, the power shaft of the motor is connected to the main shaft by the shaft coupling,
The inspection and measurement mechanism includes a housing and a first camera installed in the housing, an auxiliary light lamp, a photographing stand and an auxiliary light lamp stand, and the housing has a box opening into which a mechanical arm can be inserted. Installed, each of the photographing stand and the light auxiliary lamp stand includes a moving base and a fixing rod installed in the housing, and the moving base includes a mounting base, a fixing bolt, a fixing nut, and a connection frame. Wherein the mounting base is installed in the connection frame, the connection frame includes a nut fixing slot, and a cover frame in which the fixing rod is fitted.A nut fixing slot is installed in the cover frame, and a fixing nut is provided. It is attached to the nut fixing slot, the fixing bolt and the fixing nut are connected and pass through the cover frame, and the moving table and the fixing rod are fixed by the fixing bolt. Abuts against the serial fixed lot, thereby being fixed to each other,
The first camera is mounted on the mounting base of the shooting stand, the light auxiliary lamp is mounted on the mounting base of the light auxiliary lamp stand,
The light auxiliary lamp and the light auxiliary lamp stand each have two and are installed in a one-to-one correspondence. The two light auxiliary lamps are located on both sides of the housing and are installed relative to each other. Installed between the two light auxiliary lamps,
In addition, the photographing stand includes the photographing adjusting ball screw and the lamp adjusting ball screw, the photographing stand is installed on a moving block of the photographing adjusting ball screw, and the light auxiliary lamp stand is installed on a moving block of the lamp adjusting ball screw. It is a processing device for shaft parts.
画素平面座標系と像平面座標系との関係を建て、画素平面と画像平面との関係を参照し、空間点Ｍと像点ｍの画素座標との間の変換関係を得る：
計算式１：
その中、dx、dyがそれぞれ各図形エレメントの長さと広さを表示する；u0とv0が光軸と像平面との交点を表示する；fがカメラの焦点距離であり、即ち図の中の点0 から点0cまでの距離である； XC 、YC 、ZCがカメラ座標系の中の一点Mの座標である；
仮にα＝f｜dx、β＝f｜dyはそれぞれｘ軸とｙ軸方向における画素を単位とした相当焦点距離を代表し、そのほか媒介変数γ＝αtgθ１を導入し画素平面の中で画素を単位とする座標軸の傾斜度合の測定値を表示し、θはカメラCCDの陣列におけるv軸の傾斜度合であり 、計算式１を下記のように書き直せる：
計算式２：
計算式２によりカメラの五つの歪み系数を得る；
回転変換行列Ｒと並進移動変数ｔを用いて世界座標系の点からカメラ座標点までの変換を叙述し、空間の中のある点Ｍが世界座標系とカメラ座標系のもとでのそれぞれの同次座標を[Xw,Yw,Zw,1]Ｔ[Xe,Ye,Ze,1]Ｔと仮定すれば、下記のような関係がある：
計算式３：
その中、O＝「０，０，０」Ｔ、XW、YW、ZWは空間の中のある点の世界座標系における座標であり、並進ベクトルｔの中の三つのシフト量に回転行列Ｒの三つの回転角度を加えた六個の媒介変数はカメラの外部媒介変数であり、
歪み係数行列と外部媒介変数行列を得た後歪み係数行列と外部媒介変数行列によりピクチャーを補正する；
ピクチャー補正のステップ：
歪み係数と外部媒介変数により空間の中のＭ点がピクセル座標系における座標は：
計算式４：
その中、Ｒは回転変換行列で、３×３の直交単位行列であり、tは三次元並進変量である；
更に非線形最小化模型を建てることにより結果値と真値との差を改善し、
カメラにはラジアルディストーションがあるときに、仮に(u，v)が理想的なピクセル座標であり、
計算式５：
最小自乗法により計算式５を解き、ラジアルディストーション係数ｋ１とｋ２を得た後最尤推定法により改善し、
直径に対する検査測定を行う時に、検査測定待ちの軸類パーツのサブピクセルレベルエッジに対してコーナー検出を行って、コーナーにより直径を計算する；
エッジ検出
Zernikeモーメントに基つくサブピクセルエッジ検出を採用する；ステップエッジモデルを建てる；
仮にｋはステップ高であり、ｈは背景のグレースケールであり、エッジの回転角度からθを引くと、エッジがｙ軸と平行になり、
従って
計算式６：Anm=Anme-jmθその中、nmはn階 m次Zernikeモーメントを代表し、計算式６は回転画像の１階１次 Zernikeモーメントにおける虚部を表示し、即ちエッジがｙ軸と並行している時に１階１次Zernikeモーメントにおける虚部がゼロであり、言い換えれば
Im[A11]=sin(θ)Re[A11]-cos(θ)Im[A11]=0,Im[A11]とRe[A11]それぞれは回転画像Zernikeモーメントの中の虚部と実部であり、これによりエッジが回転した角度は
連立方程式により円心からエッジまでの垂直位置は
コーナー検出：
コーナー周辺にある点はエッジに位置している点とエッジに位置していない点の二つのタイプに分けられる；
反復によりサブ画素精度があるコーナー位置を確定し、
サブ画素レベルのコーナー位置の計算方法はベクトル直交性に対する観測に基ついて実現され、即ち中央点ｑからその近隣点ｐまでのベクトルとp点のところにある画像傾度とが直交し且つ画像と雑音測定との影響を受け、
計算式７により表す：
計算式７：
その中、
εiをゼロとすることにより、下記のような体系方程式を建てる：
計算式８：
その中、探索ウインドウの中心ｑの近隣の中の傾度が累加され、一番目の傾度媒介変数Ｇと二番目の傾度媒介変数ｂを転用し、得られたのは：
計算式９：
その計算方法は探索ウインドウの中心を新しい中心ｑと設定し、それからある限界値ポイントより低い中心位置を探し出すまで繰り返し、
画像のつなぎ合わせ：
仮にｆ１（ｘ，ｙ）、ｆ２（ｘ，ｙ）は二枚の画像の信号であり、ｆ２（ｘ，ｙ）はｆ１（ｘ，ｙ）が（dx,dy）を並進移動して得られたのであり、即ち：計算式１０：
計算式１０を周波数領域に反映した後得たのは：
計算式１１：F2(u,v)=F1(u,v)×
計算式１２：H=(u,v)=
計算式１２に対してフーリエ逆変換してディラックのδ関数が得られ、それから関数のピックポイントが対応する座標を探して、求めている変位量が得られ、
二枚のピクチャーの変位量を得た後この変位量により画像をつなぎ合わせることができ、
直径の検査測定：
サブピクセルレベルのコーナー検出を行ってから、各コーナーの座標が得られ、仮にコーナーの座標は（x１，y１）、（x２，y２）、......（xi，yi）であり、各コーナーの縦座標の値y１、y２、......yiを順序に読み取り、yi+1<yiの時に、（xi，yi）を前に置き、以下も同様、コーナーの座標を縦座標の小さい順に昇順に並び替え、仮に極小な常数をAとし、配列されたコーナー座標に対して操作を行う：仮にyは第i +1番目のコーナーの縦座標と第i番目のコーナーの縦座標との差の絶対数であり、即ちy＝|yi +1-yi|であり、ｙ
Establish the relationship between the pixel plane coordinate system and the image plane coordinate system and refer to the relationship between the pixel plane and the image plane to obtain the transformation relationship between the spatial point M and the pixel coordinates of the image point m:
Formula 1:
Where dx and dy indicate the length and width of each graphic element, respectively; u0 and v0 indicate the intersection of the optical axis and the image plane; f is the focal length of the camera, ie, The distance from point 0 to point 0c; X C , Y C , Z C are the coordinates of one point M in the camera coordinate system;
If α = f | d x, β = f | d y is representative of the equivalent focal length in units of pixels in the x-axis and y-axis directions, respectively, in the pixel plane by introducing other parametric γ = αtgθ 1 Displays the measured value of the degree of tilt of the coordinate axes in pixels, where θ is the degree of tilt of the v-axis in the array of camera CCDs, and Equation 1 can be rewritten as:
Formula 2:
Equation 5 gives the five distortion coefficients of the camera;
A transformation from a point in the world coordinate system to a camera coordinate point is described using the rotation transformation matrix R and the translational movement variable t, and a point M in space is defined as a point M in the world coordinate system and a point in the camera coordinate system. Assuming that the homogeneous coordinates are [Xw, Yw, Zw, 1] T [Xe, Ye, Ze, 1] T , the following relationship is obtained:
Formula 3:
Among them, O = “0,0,0” T , X W , Y W , and Z W are coordinates of a point in space in the world coordinate system, and are rotated by three shift amounts in the translation vector t. The six parameters obtained by adding the three rotation angles of the matrix R are external parameters of the camera,
After obtaining the distortion coefficient matrix and the external parameter matrix, the picture is corrected using the distortion coefficient matrix and the external parameter matrix;
Picture correction steps:
Due to the distortion coefficient and external parameters, the coordinates of M points in space in the pixel coordinate system are:
Formula 4:
Wherein R is a rotation transformation matrix, a 3 × 3 orthogonal unit matrix, and t is a three-dimensional translation variate;
Further improve the difference between the result value and the true value by building a nonlinear minimization model,
If the camera has radial distortion, (u, v) is the ideal pixel coordinates,
Formula 5:
Equation 5 is solved by the method of least squares, radial distortion coefficients k1 and k2 are obtained, and then improved by the maximum likelihood estimation method.
When performing the inspection measurement on the diameter, the corner detection is performed on the sub-pixel level edge of the shaft part waiting for the inspection measurement, and the diameter is calculated by the corner;
Edge detection
Adopt sub-pixel edge detection based on Zernike moment; build step edge model;
Suppose k is the step height, h is the gray scale of the background, and subtracting θ from the rotation angle of the edge makes the edge parallel to the y axis,
Therefore
Equation 6: Anm = Anme- jmθ , where nm represents the nth-order mth-order Zernike moment, and Equation 6 represents the imaginary part in the first-order first-order Zernike moment of the rotated image, that is, the edge is on the y-axis. When parallel, the imaginary part of the first-order first-order Zernike moment is zero, in other words
Im [A 11 ] = sin (θ) Re [A 11 ] -cos (θ) Im [A 11 ] = 0, Im [A 11 ] and Re [A 11 ] are the imaginary parts in the rotated image Zernike moment And the real part, whereby the angle at which the edge is rotated is
From the simultaneous equations, the vertical position from the center of the circle to the edge is
Corner detection:
Points around the corner are divided into two types: points located at edges and points not located at edges;
Determine the corner position with sub-pixel accuracy by repetition,
The method of calculating the corner position at the sub-pixel level is realized based on the observation of the vector orthogonality, that is, the vector from the central point q to its neighboring point p and the image gradient at the point p are orthogonal and the image and noise Affected by the measurement,
Expressed by equation 7:
Formula 7:
Among them,
By setting ε i to zero, construct a systematic equation such as:
Formula 8:
Among them, the gradients in the neighborhood of the center q of the search window are summed up, diverting the first gradient parameter G and the second gradient parameter b to obtain:
Formula 9:
The calculation method sets the center of the search window as a new center q, and then repeats until a center position lower than a certain threshold point is found,
Image stitching:
Suppose f 1 (x, y) and f 2 (x, y) are signals of two images, and f 2 (x, y) is f 1 (x, y) translating (dx, dy). That is, the following equation:
After reflecting equation 10 in the frequency domain, we got:
Formula 11: F 2 (u, v) = F 1 (u, v) ×
Formula 12: H = (u, v) =
The Fourier inverse transform is performed on the calculation formula 12 to obtain the Dirac δ function, and then the coordinate corresponding to the pick point of the function is searched, and the displacement amount obtained is obtained.
After obtaining the displacement of the two pictures, the images can be joined by this displacement,
Inspection measurement of diameter:
After performing sub-pixel level corner detection, each corner of the coordinate is obtained, if corner coordinates (x 1, y 1), (x 2, y 2), ...... (x i, y i ), and read the ordinate values y 1 , y 2 ,... y i of each corner in order, and when y i +1 <y i , read (x i , y i ) The same applies to the following, and in the same manner, the coordinates of the corners are rearranged in ascending order from the smallest ordinate, and the smallest constant is A, and the operation is performed on the arranged corner coordinates: suppose y is the (i + 1) th Is the absolute number of the difference between the ordinate of the corner of and the ordinate of the ith corner, ie, y = | y i + 1-y i |
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