一種數控車床實時建模監控系統的製作方法

2023-11-03 12:38:42

本發明涉及一種數控車床實時建模監控系統，屬於數控車床控制技術領域。

背景技術：

現有技術中，數控車床可通過編程實現機械加工的精確控制，對於加工過程中的具體工況，一般是通過傳感器測量完成，但實際上，而對於不同的操作，則主要通過手動調整裝夾工具和刀具等來完成，這種方式對於經常需要調整的情況，如研發測試、個性化單件加工等，則成本極為高昂，如一套專門設計的裝夾工具和刀具，從設計、測試到完成加工，成本動輒幾十萬，而且測試過程和完成加工後會有非常多的工具、刀具廢件，企業處理成本也高，再者還需要較為專業的設計、測試人員，企業人工成本也極高，並且也非常不利於網際網路+的一體化、自動化、智能化。

技術實現要素：

為解決上述技術問題，本發明提供了一種數控車床實時建模監控系統，該數控車床實時建模監控系統通過多視頻頭採集圖像參數三維建模的方式，為數控車床加工數位化、自動化、智能化提供了堅實有力的基礎。

本發明通過以下技術方案得以實現。

本發明提供的一種數控車床實時建模監控系統，包括工作檯、車頭、正視頻頭A、正視頻頭B、正視頻頭C、正視頻頭D、參數化轉換器、作圖器、通信裝置；數控車床上的車頭正對工作檯上的工作位，所述正視頻頭A、正視頻頭B、正視頻頭C、正視頻頭D圍繞著車頭安裝，正視頻頭A、正視頻頭B、正視頻頭C、正視頻頭D的高度相同且均可隨車頭上下移動；所述正視頻頭A、正視頻頭B、正視頻頭C、正視頻頭D在垂直投影上呈十字形，正視頻頭A、正視頻頭C的連線垂直於正視頻頭B、正視頻頭D的連線；所述正視頻頭A、正視頻頭B、正視頻頭C、正視頻頭D可轉動且時時對準工作位；所述正視頻頭A、正視頻頭B、正視頻頭C、正視頻頭D均連接至參數化轉換器，參數化轉換器、作圖器、通信裝置依次串聯；所述參數化轉換器採集正視頻頭A、正視頻頭B、正視頻頭C、正視頻頭D的圖像信息，並對圖像信息進行參數化，作圖器根據參數化的圖像信息進行實時三維建模，並將三維數字模型通過通信裝置發出。

還包括側視頻頭A、側視頻頭B、側視頻頭C、側視頻頭D，所述側視頻頭A、側視頻頭B、側視頻頭C、側視頻頭D圍繞車頭安裝，並且側視頻頭A、側視頻頭B、側視頻頭C、側視頻頭D與正視頻頭A、正視頻頭B、正視頻頭C、正視頻頭D高度相同；在垂直投影上，正視頻頭A、側視頻頭A、正視頻頭B、側視頻頭B、正視頻頭C、側視頻頭C、正視頻頭D、側視頻頭D的依次連線構成一個以側視頻頭A、側視頻頭B、側視頻頭C、側視頻頭D為頂點、以正視頻頭A、正視頻頭B、正視頻頭C、正視頻頭D為側邊中點的正方形；側視頻頭A、側視頻頭B、側視頻頭C、側視頻頭D均可轉動且時時對準工作位。

所述側視頻頭A、側視頻頭B、側視頻頭C、側視頻頭D均連接至作圖器。

還包括時序記錄器，時序記錄器連接至參數化轉換器，為參數化 轉換器提供時間戳和所述車頭的高度信息。

所述參數化轉換器根據高度信息的變化，結合時間信息，判斷正視頻頭A、正視頻頭B、正視頻頭C、正視頻頭D所採集的圖像信息中工作位上工件的正面和側面比例信息，然後根據機械製圖中的視角轉換公式將圖像中的測得值換算成模型預設尺寸。

所述作圖器根據側視頻頭A、側視頻頭B、側視頻頭C、側視頻頭D採集的圖像，對三維建模形成的三維數字模型進行檢驗，判斷三維建模是否正確，如正確則發送，不正確則刪除並以更新的數據重新進行三維建模。

本發明的有益效果在於：①通過三維建模的設置，為完全數位化的設計、測試以及個性化單件加工提供了堅實的基礎，尤其在測試過程中，可以保證實時動態觀察實際的加工情況，而無需冒著大量廢件的風險進行長期大量的測試，從而為企業最終降低成本提供了有力的保障；②便於網際網路+的一體化、自動化、智能化，通過多點採集圖像，實時將實際加工的圖像轉化為數字圖像，從而保證了通過網絡遠程精確操作的可能。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖；

圖2是本發明的連接示意圖；

圖中：11-工作檯，12-工作位，2-車頭，31-正視頻頭A，32-正視頻頭B，33-正視頻頭C，34-正視頻頭D，41-側視頻頭A，42-側視頻頭B，43-側視頻頭C，44-側視頻頭D，101-參數化轉換器，102-時序記錄器，103-作圖器，104-通信裝置。

具體實施方式

下面進一步描述本發明的技術方案，但要求保護的範圍並不局限於所述。

如圖1、圖2所示的一種數控車床實時建模監控系統，包括工作檯11、車頭2、正視頻頭A31、正視頻頭B32、正視頻頭C33、正視頻頭D34、參數化轉換器101、作圖器103、通信裝置104；數控車床上的車頭2正對工作檯11上的工作位12，所述正視頻頭A31、正視頻頭B32、正視頻頭C33、正視頻頭D34圍繞著車頭2安裝，正視頻頭A31、正視頻頭B32、正視頻頭C33、正視頻頭D34的高度相同且均可隨車頭2上下移動；所述正視頻頭A31、正視頻頭B32、正視頻頭C33、正視頻頭D34在垂直投影上呈十字形，正視頻頭A31、正視頻頭C33的連線垂直於正視頻頭B32、正視頻頭D34的連線；所述正視頻頭A31、正視頻頭B32、正視頻頭C33、正視頻頭D34可轉動且時時對準工作位12；所述正視頻頭A31、正視頻頭B32、正視頻頭C33、正視頻頭D34均連接至參數化轉換器101，參數化轉換器101、作圖器103、通信裝置104依次串聯；所述參數化轉換器101採集正視頻頭A31、正視頻頭B32、正視頻頭C33、正視頻頭D34的圖像信息，並對圖像信息進行參數化，作圖器103根據參數化的圖像信息進行實時三維建模，並將三維數字模型通過通信裝置104發出。

由於加工過程中，車頭2需要上下移動，或至少可以上下移動，因此實際上正視頻頭A31、正視頻頭B32、正視頻頭C33、正視頻頭D34採集到的圖像信息不僅僅是四幅圖像，而是四個方向上不同高度的觀測圖像，由此通過參數化轉換器101轉換後，作圖器103可得到四個方向上多個觀測圖像，極大的便於三維建模，圖像處理的過程中用到的計算也相對其他方式更簡單，從而計算過程中的錯誤機率更小。

還包括側視頻頭A41、側視頻頭B42、側視頻頭C43、側視頻頭D44，所述側視頻頭A41、側視頻頭B42、側視頻頭C43、側視頻頭D44 圍繞車頭2安裝，並且側視頻頭A41、側視頻頭B42、側視頻頭C43、側視頻頭D44與正視頻頭A31、正視頻頭B32、正視頻頭C33、正視頻頭D34高度相同；在垂直投影上，正視頻頭A31、側視頻頭A41、正視頻頭B32、側視頻頭B42、正視頻頭C33、側視頻頭C43、正視頻頭D34、側視頻頭D44的依次連線構成一個以側視頻頭A41、側視頻頭B42、側視頻頭C43、側視頻頭D44為頂點、以正視頻頭A31、正視頻頭B32、正視頻頭C33、正視頻頭D34為側邊中點的正方形；側視頻頭A41、側視頻頭B42、側視頻頭C43、側視頻頭D44均可轉動且時時對準工作位12。

還包括時序記錄器102，時序記錄器102連接至參數化轉換器101，為參數化轉換器101提供時間戳和所述車頭2的高度信息。

所述側視頻頭A41、側視頻頭B42、側視頻頭C43、側視頻頭D44均連接至作圖器103。

所述作圖器103根據側視頻頭A41、側視頻頭B42、側視頻頭C43、側視頻頭D44採集的圖像，對三維建模形成的三維數字模型進行檢驗，判斷三維建模是否正確，如正確則發送，不正確則刪除並以更新的數據重新進行三維建模。

由此，側視頻頭A41、側視頻頭B42、側視頻頭C43、側視頻頭D44觀測到的等軸測量側量圖可以很好對三維建模的正確性進行很好的驗證，由於高度是可知的，側視頻頭A41、側視頻頭B42、側視頻頭C43、側視頻頭D44相對於工件的水平距離也是可知的，因此在驗證時，可採取透視圖下自動設定虛擬攝像頭的方式，將虛擬攝像頭的圖像和實際採集到的圖像進行對比，從而完成驗證。

具體而言，作為參數化轉換器101最優化的方案，所述參數化轉換器101根據高度信息的變化，結合時間信息，判斷正視頻頭A31、正視頻頭B32、正視頻頭C33、正視頻頭D34所採集的圖像信息中工作 位12上工件的正面和側面比例信息，然後根據機械製圖中的視角轉換公式將圖像中的測得值換算成模型預設尺寸。