下刻机定位装置

1.本技术涉及电机换向器加工技术领域，特别是涉及一种下刻机定位装置。


背景技术：

2.随着直流电机技术的发展，为了避免直流电机换向器上面的铜片之间发生短路、以及换向器上面的云母和铜片的磨损速率不同而导致换向器不能正常工作，需要在直流电机的换向器上面刻出具有一定宽度和深度的云母槽。在刻云母槽的过程中，需要对换向器上面的云母片部分进行定位，避免下刻机下刻的位置错误，将换向器的铜片削去。
3.传统技术中，使用ccd图像传感器技术，采集换向器表面的图像，识别图像，对换向器上面的云母片部分进行定位，然后假设换向器上的云母片和铜片是均匀分布的，根据定位得到的云母片的位置，设定刻刀每两次下刻之间的固定分度。
4.然而，由于实际中换向器的云母片和铜片并不是完全均匀分布的。当待刻换向器上的云母片和铜片分布不均匀时。使用传统技术的方案，无法根据实际的云母槽位置，实时调整刻刀的位置，有可能将换向器的铜片削去，从而使换向器报废。


技术实现要素：

5.基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够实时根据换向器上的待刻云母槽沿换向器轴向的中心线的位置，调整下刻刀进行下刻的位置的下刻机定位装置。
6.一种下刻机定位装置，所述装置包括：摄像设备，用于采集换向器中待刻云母槽的图像；控制设备，与所述摄像设备连接，用于根据所述图像，确定所述换向器旋转的角度；执行设备，分别与所述控制设备和所述换向器连接，用于根据确定的所述角度，控制所述换向器旋转所述角度，使得所述待刻云母槽沿所述换向器轴向的中心线与刻刀在所述换向器上的投影重合，所述刻刀在所述换向器的径向延伸线上。
7.在其中一个实施例中，所述控制设备包括：处理器，与所述摄像设备连接，用于识别所述图像中的所述待刻云母槽，确定所述待刻云母槽沿所述换向器轴向的中心线的位置；控制器，与所述处理器连接，用于根据所述待刻云母槽沿所述换向器轴向的中心线的位置，确定所述换向器旋转的角度。
8.在其中一个实施例中，所述装置还包括：第一滑台，与所述控制设备连接，所述刻刀安装于所述第一滑台上，所述第一滑台用于带动所述刻刀沿所述换向器的径向移动，使得所述刻刀靠近或者远离所述换向器。
9.在其中一个实施例中，所述装置还包括：第一限位开关，与所述控制设备连接，设置于所述第一滑台的移动路径上，用于在所述第一滑台移动到所述第一限位开关所在的位置时，向所述控制设备发送第一检测信号；所述控制设备还用于，接收到所述第一检测信号时，控制所述第一滑台停止移动。
10.在其中一个实施例中，所述装置还包括：第二滑台，与所述控制设备连接，所述换向器设置于所述第二滑台上，所述第二滑台用于带动所述换向器沿所述换向器的径向移
动，且所述第二滑台的移动方向与所述第一滑台的滑动方向垂直；第三滑台，与所述控制设备连接，所述第二滑台设置于所述第三滑台上，所述第三滑台用于带动所述换向器沿所述换向器的轴向移动。
11.在其中一个实施例中，所述装置还包括：第二限位开关，与所述控制设备连接，设置于所述第二滑台的移动路径上，用于在所述第二滑台移动到所述第二限位开关所在的位置时，向所述控制设备发送第二检测信号；光电开关，与所述控制设备连接，朝向所述第三滑台的移动路径上与所述刻刀相对的位置，用于在所述第三滑台移动到与所述光电开关相对时，向所述控制设备发送第三检测信号；所述控制设备还用于，接收到所述第二检测信号时，控制所述第二滑台停止移动；接收到所述第三检测信号时，控制所述第三滑台停止移动。
12.在其中一个实施例中，所述处理器与所述控制器之间通过串行通信连接。
13.在其中一个实施例中，所述执行设备包括步进电机。
14.在其中一个实施例中，所述装置还包括：电源设备，分别与所述摄像设备、所述控制设备和所述执行设备连接，用于将220v市电转换为所述摄像设备、所述控制设备和所述执行设备对应的驱动电源。
15.在其中一个实施例中，所述装置还包括：补光灯，设置在所述摄像设备上，用于提高所述图像的亮度。
16.上述下刻机定位装置，通过摄像设备采集换向器中的待刻云母槽的图像。然后通过与摄像设备连接的控制设备，根据待刻云母槽的图像，来确定换向器所需旋转的角度。再通过与控制设备和换向器连接的执行设备，根据确定的换向器所需旋转的角度，控制换向器旋转该角度，使得待刻云母槽沿换向器轴向的中心线与刻刀在换向器上的投影重合，刻刀在换向器的径向延伸线上。从而能够实时采集待刻云母槽的图像，并控制换向器旋转，使得刻刀与待刻云母槽的中心线对齐，从而使得刻刀的下刻位置准确。避免误刻到铜片而使换向器报废。
附图说明
17.为了更清楚地说明本技术实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为一个实施例中下刻机定位装置的结构示意图；
19.图2为另一个实施例中下刻机定位装置的结构示意图；
20.图3为又一个实施例中下刻机定位装置的结构示意图；
21.图4为一个实施例中换向器表面图像的示意图。
22.附图标记说明：10-摄像设备，11-换向器，12-补光灯，20-控制设备，21-处理器，22-控制器，23-步进电机驱动器，30-执行设备，31-步进电机，32-刻刀，40-第一滑台，41-第二滑台，42-第三滑台，50-第一限位开关，51-第二限位开关，52-光电开关，60-电源设备，70-显示屏，1-云母槽区域，2-铜片区域
具体实施方式
23.为了便于理解本技术，下面将参照相关附图对本技术进行更全面的描述。附图中给出了本技术的实施例。但是，本技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本技术的公开内容更加透彻全面。
24.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术。
25.可以理解，本技术所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。
26.空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在这里可以用于描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在...下面”和“在...下”可包括上和下两个取向。此外，器件也可以包括另外地取向(譬如，旋转90度或其它取向)，并且在此使用的空间描述语相应地被解释。
27.需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件时，它可以是直接连接到另一个元件，或者通过居中元件连接另一个元件。此外，以下实施例中的“连接”，如果被连接的对象之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。
28.在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。
29.正如背景技术所述，现有技术中的下刻机的定位装置存在无法实时确定云母槽中心线位置的问题。经发明人研究发现，出现这种问题的原因在于，现有技术中使用ccd图像传感器技术来确定云母槽中心线的位置，由于目前市面上的ccd图像传感器技术只能处理5-6fps的图像，从而只能在下刻的过程中，间断的采集图像，再由单片机对图像进行处理，获得估算的云母槽中心线的位置。无法实时获取云母槽中心线的位置，并根据云母槽中心线的位置，实时调整下刻的位置。
30.基于以上原因，本发明提供了一种下刻机定位装置，使用机器视觉技术，能够在对换向器进行下刻的过程中，实时获取云母槽中心线的位置，并根据实时获取的云母槽中心线的位置调整下刻刀的位置。从而精准的进行下刻云母槽的工作。
31.在一个实施例中，如图1和图2所示，提供了一种下刻机定位装置，该装置包括：摄像设备10、控制设备20、执行设备30。摄像设备10，用于采集换向器11中待刻云母槽的图像。控制设备20，与摄像设备10连接，用于根据图像，确定换向器11旋转的角度。执行设备30，分别与控制设备20和换向器11连接，用于根据确定的角度，控制换向器11旋转角度，使得待刻云母槽沿换向器11轴向的中心线与刻刀32在换向器11上的投影重合，刻刀32在换向器11的径向延伸线上。
32.在本实施例中，通过摄像设备采集换向器中的待刻云母槽的图像。然后通过与摄
像设备连接的控制设备，根据待刻云母槽的图像，来确定换向器所需旋转的角度。再通过与控制设备和换向器连接的执行设备，根据确定的换向器所需旋转的角度，控制换向器旋转该角度，使得待刻云母槽沿换向器轴向的中心线与刻刀在换向器上的投影重合，刻刀在换向器的径向延伸线上。从而能够实时采集待刻云母槽的图像，并控制换向器旋转，使得刻刀与待刻云母槽的中心线对齐，从而使得刻刀的下刻位置准确。避免误刻到铜片而使换向器报废。
33.示例性地，摄像设备10为工业相机。
34.示例性地，执行设备30包括步进电机31。
35.在一个实施例中，如图2和图3所示，控制设备20包括：处理器21，控制器22。处理器21，与摄像设备10连接，用于识别图像中的待刻云母槽，确定待刻云母槽沿换向器11轴向的中心线的位置；控制器22，与处理器21连接，用于根据待刻云母槽沿换向器11轴向的中心线的位置，确定换向器11旋转的角度。
36.在本实施例中，处理器21接收摄像设备10采集的图像，例如，摄像设备10采集的图像如图4所示。其中，云母槽区域1，铜片区域2，云母槽中心线为每个云母槽区域1沿长度方向的中轴线。处理器21识别出每个云母槽区域1的中心线的位置。控制器22中包括预设的刻刀所在的基准线的位置，根据刻刀所在的基准线的位置和待刻的云母槽的中心线的位置，得到基准线和待刻云母槽中心线之间的线间距。然后使用如下公式计算换向器11旋转的角度：
[0037][0038]
其中，n为旋转的角度，l为基准线和待刻云母槽中心线间的线间距，r为换向器11的半径，π为圆周率。
[0039]
在本实施例中，处理器接收摄像设备采集的换向器表面待刻云母槽的图像，然后识别出图像中的待刻云母槽的位置，确定待刻云母槽沿换向器轴向的中心线的位置。然后控制器根据待刻云母槽中心线的位置，计算出换向器旋转的角度。通过实时采集换向器表面待刻云母槽的图像，然后对图像进行处理，计算出换向器旋转的角度，能够实时调整下刻云母槽的位置，使得下刻位置能够根据当前待刻的云母槽的中心线的位置进行调整，实现了对待刻云母槽的精准下刻。
[0040]
示例性地，处理器21可以为中央处理单元(central processing unit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现成可编程门阵列(field-programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等中的一种。通用处理器可以是微处理器或者任何常规的处理器。
[0041]
示例性地，控制器22可以为mcu单片机。
[0042]
示例性地，处理器21和控制器22之间通过串行通信连接。
[0043]
在一个实施例中，如图2和图3所示，装置还包括：第一滑台40。第一滑台40，与控制设备20连接，刻刀32安装于第一滑台40上，第一滑台40用于带动刻刀32沿换向器11的径向移动，使得刻刀32靠近或者远离换向器11。
[0044]
在本实施例中，通过设置第一滑台，刻刀安装在第一滑台上，第一滑台可以沿换向
器的径向方向移动，移动方向与该装置所在的平面垂直，从而可以在移动时带动刻刀靠近或远离换向器，从而能够控制刻刀是否接触换向器，进而控制是否进行下刻换向器的工作。
[0045]
在一个实施例中，如图2和图3所示，装置还包括：第一限位开关50。第一限位开关50，与控制设备20连接，设置于第一滑台40的移动路径上，用于在第一滑台40移动到第一限位开关50所在的位置时，向控制设备20发送第一检测信号；控制设备20还用于，接收到第一检测信号时，控制第一滑台40停止移动。
[0046]
在本实施例中，通过设置第一限位开关，能够检测第一滑台是否到达了预设的下刻位置，当第一滑台到达预设的下刻位置时，即第一限位开关所处的位置。则代表第一滑台到达了下刻位置，此时向控制设备发送检测信号，控制设备控制第一滑台停止滑动，从而能够使第一滑台准确移动到指定位置。实现精准下刻的目的。
[0047]
在一个实施例中，如图2和图3所示，装置还包括：第二滑台41，第三滑台42。第二滑台41，与控制设备20连接，换向器11设置于第二滑台41上，第二滑台41用于带动换向器11沿换向器11的径向移动，且第二滑台41的移动方向与第一滑台40的滑动方向垂直。第三滑台42，与控制设备20连接，第二滑台41设置于第三滑台42上，第三滑台42用于带动换向器11沿换向器11的轴向移动。
[0048]
在本实施例中，第二滑台用于带动换向器沿换向器的轴向移动，第三滑台用于带动换向器沿换向器的径向移动，第二滑台与第一滑台的移动方向垂直，并且第二滑台和第三滑台的移动方向在该装置的水平面上也垂直。从而能够通过第二滑台的移动，调整第二滑台与第一滑台的相对位置，进而使换向器移动到刻刀的正下方，便于下刻云母槽，并且通过第二滑台和第三滑台的移动，带动换向器在其所在的水平面上沿四个方向进行移动。使得在实际下刻云母槽的过程中，通过带动换向器沿换向器的轴向移动，使得刻刀能够在云母片上刻出具有一定长度且覆盖整个云母片中心线的云母槽，通过带动换向器沿换向器径向移动，使得在实际下刻云母槽的过程中，如果云母片的表面凹凸不平，可以根据实际情况，调整云母槽的位置。从而使得刻出的云母槽符合规范。
[0049]
示例性地，如图2和图3所示，控制设备20还包括步进电机驱动器23，步进电机驱动器23分别与第一滑台40、第二滑台41、第三滑台42、刻刀32连接，用于分别控制第一滑台40、第二滑台41、第三滑台42是否进行滑动以及滑动的方向，以及控制刻刀32是否启动。
[0050]
在一个实施例中，装置还包括：第二限位开关51，光电开关52。第二限位开关51，与控制设备20连接，设置于第二滑台41的移动路径上，用于在第二滑台41移动到第二限位开关51所在的位置时，向控制设备20发送第二检测信号；光电开关52，与控制设备20连接，朝向第三滑台42的移动路径上与刻刀32相对的位置，用于在第三滑台42移动到与光电开关52相对时，向控制设备20发送第三检测信号；控制设备20还用于，接收到第二检测信号时，控制第二滑台41停止移动；接收到第三检测信号时，控制第三滑台42停止移动。
[0051]
在本实施例中，通过设置第二限位开关，能够检测第二滑台是否到达了预设的下刻位置，当第二滑台到达预设的下刻位置时，即第二限位开关所处的位置。则代表第二滑台到达了下刻位置，此时向控制设备发送检测信号，控制设备控制第二滑台停止滑动，从而能够使第二滑台准确移动到指定位置。通过设置光电开关，能够检测第三滑台是否到达预设的下刻位置，即是否到达与刻刀相对的位置，当第三滑台到达预设位置时，向控制设备发送检测信号，控制设备控制第三滑台停止滑动，从而使第三滑台准确移动到指定的位置。实现
精准下刻的目的。
[0052]
示例性地，第一限位开关50和第二限位开关51可以为常规的行程开关。
[0053]
示例性地，光电开关52可以为红外线光电开关。
[0054]
在一个实施例中，如图2和图3所示，装置还包括：电源设备60。电源设备60，分别与摄像设备10、控制设备20和执行设备30连接，用于将220v市电转换为摄像设备10、控制设备20和执行设备30对应的驱动电源。
[0055]
在本实施例中，通过设置与摄像设备、控制设备和执行设备分别连接的电源设备，能够将市电分别转换为摄像设备、控制设备和执行设备对应的驱动电源，从而满足该装置的供电需求。
[0056]
在一个实施例中，如图2和图3所示，装置还包括：补光灯12。补光灯12，设置在摄像设备10上，用于提高图像的亮度。
[0057]
在本实施例中，通过设置补光灯，使得摄像设备采集的图像的亮度更高，图像更加清晰，提高了后续识别出的图像中的云母槽中心线的精确度。
[0058]
在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、“理想实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。
[0059]
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0060]
以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。