工件感知器和感知系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于检测工件类型的工件感知器，以及应用该工件感知器的感知系统。
【背景技术】
[0002]随着数控技术应用的发展，机械加工的自动化程度越来越高，尤其是无人车间、数字化车间，如果更换工件品种、规格，还是需要人工进行加工程序变换、调试。不但增加了人工劳动，而且降低自动生产线的效率。
[0003]在一些实现中，例如中国专利文献CN104778439A公开了一种基于二维码的超声检测夹具类型识别方法，其预先将用于标识工件类型的二维码信息存储到预定的服务器中，并将相应的二维码标签贴在工件上，通过扫描工件上的二维码标签，并与服务器中的预存信息比对得到工件信息。不过由于工件表面，尤其是面向二维码读取器的表面未必有合适的二维码贴置位置，使的该方法的使用受到比较大的限制。
[0004]在一些实现中，基于机器人的视觉检测方法实现工件类型的确定，该方法基于视频流的的图像处理算法，得出视频中检测到的工件的位置和姿态。该方法名义上可行，但实质上由于图像处理算法首先要从视频流中提取工件，分割出准确的工件边界，然后进行边界参数的确定，由边界参数再匹配工件类型。由于工件，例如金属材质的工件，其背景基本上也都是例如加工中心的设备轮廓，材质颜色上相差较小，很容易造成工件与背景无法区分的情况出现，现有的视觉检测方法往往无法满足工件轮廓的准确提取。
[0005]在一些实现中，采用在工件上预设识别卡的方式，从而可以通过读卡器读取识别卡上的信息，而确定工件类型。然而，对于机加工，将识别卡与工件一一配对会有比较大的投入，并且，识别卡的存在会影响加工的正常进行，如果专门设置识别工件后的识别卡识别回收装置，则需要对加工中心进行改造，得不偿失。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提出一种接触式的工件感知器，可以提供通过接触工件所产生的直线位移和角位移确定工件类型，操作方便，且准确率高。本发明还提供了一种应用该工件感知器的感知系统。
[0007]本发明采用以下技术方案:
依据本发明的第一个方面，一种工件感知器，包括:
刀具柄，适配于刀库所用刀具柄；
摆动件，表面具有第一编码条纹，与第一编码条纹垂直的一端通过球铰链装设于所述刀具柄的头端，另一端开有一容纳孔；
第一光电传感器，具有一对，并相应设置在所述刀具柄头端水平面内正交的两个方向上，且该第一光电传感器的识别头朝向摆动件，用于采样第一编码条纹；
探杆，一端通过复位结构容纳并导引于所述容纳孔，表面设有第二编码条纹;以及第二光电传感器，设置在所述摆动件上，用于采样第二编码条纹。
[0008]上述工件感知器，所述摆动件为球形件，构成万向球轴，该万向球轴的基础轴线为容纳孔的轴线。
[0009]可选地，还包括装设在所述刀具柄头端的外壳，用于容纳所述万向球轴、第一光电传感器、第二光电传感器，并约束万向球轴的最大转角。
[0010]可选地，所述探杆的另一端设有球形的探头。
[0011]可选地，所述探头的表面设有硬化层。
[0012]可选地，所述刀具柄上设有一具有常开触点的开关，用于在该刀具柄被从刀库中取出时触发。
[0013]可选地，所述刀具柄还设有连接所述第一光电传感器、第二光电传感器的无线发送模块。
[0014]可选地，所述第一编码条纹和第二编码条纹均是三位编码条纹。
[0015]应用本发明第一个方面的工件感知器的感知系统，所述工件感知器构成刀库中的一刀具单元，且所述感知系统进一步包括:
控制器，与所述第一光电传感器和第二光电传感器建立通信连接的控制器，以根据采样到的信号运算确定工件特征点；
存储器，连接所述控制器，预先存放工件及相应特征点，以备控制器调用。
[0016]可选地，还包括为所述工件感知器预设的采样路径，并在该路径上设置减速点传感器、采样点传感器和过行程传感器。
[0017]依据本发明，提供一种工件感知器，适配于刀具库中的刀具，而能够将其作为刀具库中的刀具使用，利用不同工件的外形轮廓不一致的特点，即工件规格和外形均具有其特定性，称为工件特征点，不同于【背景技术】部分的光学扫描，当工件感知器能够被当作刀具使用时，其中的感知部分可以作为刀具头，而实现机械接触，采样其因接触工件外廓而发生的直线位移和转角，即可提取到工件外形的特征点。相对而言，由机械接触所实现的工件外形特征的提取，抗干扰能力强，准确率高，并且工件感知器当做刀具使用，使用非常方便。
【附图说明】
[0018]图1为依据本发明的一种工件感知器的机械学结构示意图。
[0019]图2为直线编码结构配置示意图。
[0020]图3为摆动编码结构配置示意图。
[0021]图4为依据本发明工件感知系统的电气原理图。
[0022]图5为工件识别流程图。
[0023]1.探杆，2.编码条纹，3.容纳孔，4.万向球轴，5.球铰链，6.刀具柄，7.外壳，8.摆动光电传感器，9.编码条纹，10.弹簧，11.连接座，12.直线位移编码器，13.探头，14.光电识别头，15.光电识别头。
【具体实施方式】
[0024]随着技术的发展，刀库系统越来越多的应用到自动化加工工艺中，其目的在于，通过将工件加工所需要的刀具储存在刀库中，并根据预先设定的程序调用相关刀具完成加工。
[0025]其中，刀库主要是提供储刀位置，并能依程式的控制，正确选择刀具加以定位，以进行刀具交换;换刀机构则是执行刀具交换的动作。刀库必须与换刀机构同时存在，若无刀库则加工所需刀具无法事先储备;若无换刀机构，则加工所需刀具无法自刀库依序更换，而失去降低非切削时间的目的。此二者在功能及运用上相辅相成缺一不可。
[0026]一般而言，对于不同的工件，例如加工中心需要为其配备一套加工程序，当工件确定时，可以直接调用相关程序完成对所述工件的加工，在整个加工过程中可以需要换刀数次，甚至更多。
[0027]换刀是基于刀库系统的加工工艺的必要程序，因而，当把本发明中的工件感知器作为刀具来用时，实现上并不会存在难度。此时，将工件感知器作为虚设刀具，可以为其虚设一套加工程序，即让其对工件做一次虚加工，由于虚构为刀具头的例如摆动件、探杆等，不是刚性的刀具头，从而，当受到工件轮廓的阻挡时，不会像普通刀具那样将工件轮廓切削掉，而是发生位置变动，表现为直线位移和角位移。
[0028]由此可知，只要能够准确的知晓所述直线位移和角位移，就能够根据预先确定的工件外形参数，具体是工件的外形特征，用以确定工件类型。
[0029]并且，对于例如加工中心这样的加工设备，不同于批量加工，相似工件存在的概率较小，那么对于工件外形参数数量的匹配并不需要太多，往往只需要几个工件参数就能够区分开不同的工件。
[0030]参照说明书附图1，图中可见的一种工件感知器，其基体是与所适配刀库相符的刀具柄6，即应用于什么样的刀库，就适配怎样的刀具柄6，构成虚设刀具的基体。
[0031]下面是关于虚设刀具头的部分，应