視覺識(shí)別APP
一、企業(yè)簡(jiǎn)介
沈陽機(jī)床（上海）智能系統(tǒng)研發(fā)設(shè)計(jì)有限公司（前身沈陽機(jī)床上海研究院）致力于面向機(jī)床行業(yè)的運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)及云制造技術(shù)的產(chǎn)品研發(fā)和技術(shù)儲(chǔ)備。迄今為止，上海分公司已經(jīng)針對(duì)沈陽機(jī)床（集團(tuán)）所涵蓋的業(yè)務(wù)領(lǐng)域內(nèi)自主研發(fā)了一系列的產(chǎn)品，包括i5系列智能數(shù)控系統(tǒng)、HSHA系列伺服驅(qū)動(dòng)器及WIS車間信息系統(tǒng)等產(chǎn)品。
沈機(jī)智能在完成i5運(yùn)動(dòng)控制核心技術(shù)的研發(fā)與i5數(shù)控系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)化之后，進(jìn)一步提出社會(huì)化的開發(fā)思路，將i5運(yùn)動(dòng)控制核心技術(shù)進(jìn)行模塊化封裝，以平臺(tái)形式向數(shù)控行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈上下游的參與方（包括大中小型制造企業(yè)、裝備供應(yīng)商、個(gè)體開發(fā)者、創(chuàng)客等）開放，為數(shù)控技術(shù)在各個(gè)垂直領(lǐng)域的應(yīng)用與推廣打造通用的工業(yè)APP開發(fā)、應(yīng)用與分享的平臺(tái)。該平臺(tái)于2017年11月向全世界發(fā)布，即被業(yè)界所熟知i5OS工業(yè)操作系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱為“i5OS”）。
二、工業(yè)APP簡(jiǎn)介
（一）、問題定位
視覺識(shí)別App在產(chǎn)業(yè)鏈的應(yīng)用層，在i5OS平臺(tái)上運(yùn)行，通過相機(jī)將圖像傳給App，App對(duì)圖像進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)高精度的定位和在線測(cè)量功能，提供加工效率和質(zhì)量。提高了加工效率，降低了加工成本，減少了人工干預(yù)。
（二）、創(chuàng)新點(diǎn)
實(shí)現(xiàn)了機(jī)床內(nèi)部的定位與測(cè)量功能，解決了機(jī)床外部定位后移動(dòng)到機(jī)床內(nèi)部精度損失的問題；加工完成后，不需要拆除工件，就可以進(jìn)行工件尺寸的測(cè)量，不合格可以進(jìn)行再加工，避免了測(cè)量后再裝夾的情況，提高了加工效率。
易于操作的人機(jī)交互頁(yè)面，視覺軟件運(yùn)行在i5OS系統(tǒng)上，無需外接工控機(jī)，不占用車間空間，App的識(shí)別結(jié)果直接反饋給CNC，并實(shí)現(xiàn)與CNC的完美同步，保障系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。底層G指令支持，編程方便靈活，定位和測(cè)量過程無須人工干預(yù)。
針對(duì)機(jī)床類型，可以定制安裝模塊，安裝方便，并提供不同防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)的硬件模塊。
工業(yè)級(jí)防護(hù)，外觀簡(jiǎn)潔，穩(wěn)定可靠。
與探頭對(duì)比，視覺識(shí)別是非接觸式的檢測(cè)，能夠快速識(shí)別完整特征，特別適合孔等小特征的定位和測(cè)量。
（三）、功能介紹
視覺識(shí)別App為CNC提供了一個(gè)視覺定位和視覺測(cè)量的功能，可以對(duì)工件表面某一形狀特征進(jìn)行坐標(biāo)定位，旋轉(zhuǎn)角測(cè)量和尺寸測(cè)量。主要用于工件重復(fù)裝夾時(shí)，工裝夾具不便保證工件的確定位置或角度的應(yīng)用場(chǎng)景，可在每次加工前對(duì)工件進(jìn)行一次視覺的對(duì)刀測(cè)量操作。
視覺識(shí)別App以組合的直線、圓弧、圓來描述待定位工件表面形狀特征。形狀特征可以通過在CAD軟件中簡(jiǎn)單繪制后導(dǎo)入模型文件(DXF格式)，也可使用預(yù)設(shè)的形狀，或在視覺識(shí)別App中來組合形狀。
視覺識(shí)別App包含易于操作的設(shè)備標(biāo)定方法。
視覺識(shí)別App的軟件集成于CNC系統(tǒng)中，可方便地將定位和測(cè)量參數(shù)反饋給CNC用于規(guī)劃加工位置和軌跡。可在G代碼中編程調(diào)用定位功能，自由實(shí)現(xiàn)加工和定位的邏輯順序和數(shù)據(jù)交互。以下是簡(jiǎn)介：
1、相機(jī)設(shè)置，用于設(shè)計(jì)設(shè)置相機(jī)相關(guān)參數(shù)
圖1 相機(jī)參數(shù)設(shè)置
2、相機(jī)標(biāo)定，用于設(shè)置刀具坐標(biāo)，提供易于操作的界面，建立機(jī)床坐標(biāo)系和圖像坐標(biāo)系的關(guān)系。
圖2 刀具坐標(biāo)設(shè)置
3、工件設(shè)置，設(shè)置定位或者測(cè)量特征的形狀等相關(guān)參數(shù)
圖3 工件設(shè)置界面
4、圖像設(shè)置，用于設(shè)置圖像的相關(guān)參數(shù)，使特征更加易于識(shí)別，系統(tǒng)也提供了一些推薦的參數(shù)，便于快速設(shè)置。
圖4 圖像設(shè)置界面
5、定位測(cè)試，用于驗(yàn)證標(biāo)定和圖像等參數(shù)設(shè)置是否正確，定位測(cè)試會(huì)顯示是否匹配成功以及匹配效果。
圖5 定位測(cè)試界面
6、定位過程，前5個(gè)功能在界面中調(diào)整參數(shù)進(jìn)行定位測(cè)試是為了方便定位參數(shù)的選擇和測(cè)試，最終運(yùn)行并與NC代碼交互的視覺定位邏輯是在[定位過程]頁(yè)面編寫定位腳本程序。當(dāng)NC代碼調(diào)用定位指令時(shí)，視覺識(shí)別App會(huì)運(yùn)行[定位過程]頁(yè)面寫的腳本，從而方便定位和測(cè)量過程更加靈活。
（四）、功能和技術(shù)指標(biāo)優(yōu)勢(shì)
1、良品率：使用視覺識(shí)別App良品率在98.8%以上；
2、加工效率：使用視覺識(shí)別App，加工效率提高20%；
3、減少人工干預(yù)：使用視覺識(shí)別App，可構(gòu)建無人化工廠。
以3C產(chǎn)品為例，識(shí)別時(shí)間2秒，定位精度0.02mm，重復(fù)定位精度0.01mm。
三、技術(shù)方案說明
（一）、工業(yè)APP架構(gòu)
圖6 系統(tǒng)處理流程圖
系統(tǒng)處理流程如上圖所示，是圖像處理的核心部分，除此之外，產(chǎn)品主體結(jié)構(gòu)還包括CNC交互部分，用于處理NC代碼的調(diào)用，并將結(jié)果反饋給CNC，用于工件加工。
（二）、工業(yè)APP關(guān)鍵技術(shù)
圖像處理技術(shù)，共享內(nèi)存，lua腳本語言
四、應(yīng)用情況描述
（一）、應(yīng)用場(chǎng)景描述
主要用于工件重復(fù)裝夾時(shí)，工裝夾具不便保證工件的確定位置或角度的應(yīng)用場(chǎng)景，可在每次加工前對(duì)工件進(jìn)行一次視覺的定位或者測(cè)量。定位操作可以用在夾具不具有高精度保證的情況，或者不能使用探頭進(jìn)行定位的情況（如特征很小，或者顏色不同）。測(cè)量可以進(jìn)行加工前的測(cè)量和加工后的測(cè)量，加工前測(cè)量用于保障毛坯件具備加工的條件，避免無效的加工，加工后的測(cè)量，用于檢測(cè)加工結(jié)果是否合格，不合格可以修改刀具參數(shù)或者更換刀具進(jìn)行重新加工，避免了拆除后測(cè)量不合格重新裝夾的情況。
（二）、商業(yè)化情況
視覺識(shí)別APP主要應(yīng)用于如下行業(yè)和客戶：
1、3C行業(yè)，核心客戶：沈機(jī)（東莞）智能裝備有限公司；
2、剎車盤行業(yè)，核心客戶：沈陽優(yōu)尼斯智能裝備有限公司。
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