[發明專利]一種具有檢測功能的機床傳動節能控制方法及裝置

有效

• 申請號: 201610148990.2
• 申請日: 2016-03-16
• 公開（公告）號: CN105717865B
• 公開（公告）日: 2018-08-07
• 發明（設計）人: 徐華中;潘俊濤;王金;林功恒;趙迪;施季辰
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G05B19/4062
• 分類號: G05B19/4062
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 張惠玲

1.一種具有檢測功能的機床傳動節能控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、通過圖像傳感器采集刀具與工件的圖像數據，對獲取到的圖像數據進行處理得到黑白圖像，其中車刀與工件作為識別對象在黑白圖像中為白點，其余為黑點；

S2、對黑白圖像進行圖形面積標志位檢測：通過判斷白點個數可以得出車刀和工件進入視場的面積大小，若面積到達閾值時觸發標志位；

S3、對黑白圖像進行凹凸性標志位檢測：通過判斷車刀和工件構成的兩塊白點圖像的凹凸性，若兩個凹凸性均超過閾值時觸發標志位；

S4、將步驟S2和S3得到的結果進行綜合判斷，若兩個標志位均被觸發，判定車刀接近工件，機床即將開始加工，反之判定機床處于空載或對刀退刀狀態；

S5、若判定機床為空載或對刀退刀狀態，輸出低占空比pwm波，控制電機輸出電壓在維持電機轉速的最低電壓值，控制電機轉速為低轉速。

2.根據權利要求1所述的具有檢測功能的機床傳動節能控制方法，其特征在于，步驟S1中處理得到黑白圖像的具體方法為：

采集到圖像數據后，圖像數據以YUV格式存儲，通過提取YUV格式圖片中的灰度信息，得到當前時刻的灰度圖，再將灰度圖二值化形成黑白圖像。

3.根據權利要求1所述的具有檢測功能的機床傳動節能控制方法，其特征在于，步驟S3中判斷圖像凹凸性的具體方法為：

通過計算每列從上至下第一個白點與最后一個白點分別與第二列第一個白點與最后一個白點的距離，直至某列不存在白點，將這些距離求和可得弧長，通過計算弧長與弦長差與和的比值，得到圖形的凹凸性。

4.根據權利要求1所述的具有檢測功能的機床傳動節能控制方法，其特征在于，步驟S5中控制輸出電壓的具體方法為：

通過控制IGBT的通斷時間比，來改變電源的輸出電壓大小；在輸入PWM為低占空比情況下，電機功率控制輸出電壓為低電壓，其輸出電壓值將電機轉速維持在保持電機轉動的最低電壓值；在輸入PWM波為高占空比情況下，電機控制輸出電壓為正常電壓。

5.一種具有檢測功能的機床傳動節能控制裝置，其特征在于，包括與主軸電機相連的接觸器模塊、傳感器檢測模塊和電機功率模塊，傳感器檢測模塊還連接有圖像傳感器，其中：

圖像傳感器，安裝在機床側面刀架上，用于拍攝機床工作時側面刀件正向觀察到的畫面，以YUV格式圖像存儲于單片機內存中；對圖像進行處理包括圖形面積和凹凸性兩種判斷依據：

圖像面積：對圖像處理得到黑白圖像，車刀與工件作為識別對象在圖像中為白色，其余為黑色，通過判斷白點個數得出車刀和工件進入視場的面積大小，在面積到達閾值時將觸發標志位；

凹凸性：車刀和工件從視場的兩個互相垂直的邊界進入視場，視場中第一區域為工件進入視場時產生的白斑，第二區域為車刀進入視場時產生的白斑；定義A、B、C三點為視場定點，通過計算A和B兩點間白斑和B、C兩點間白斑的凹凸性，當兩塊白斑凹凸性均超過閾值時，觸發標志位；

若兩個標志位均被觸發，判定車刀接近工件，機床即將開始加工，反之判定機床處于空載或對刀退刀狀態；

接觸器模塊，用于對輸入電壓進行交流斬波，降低電流至維持電流，從而降低交流接觸器的吸持功耗；

傳感器檢測模塊，用于在本裝置進行車削加工工作時，在車刀對刀期間實時監測加工工件狀態，按不同工作狀態輸出不同pwm波給電機功率模塊；

電機功率模塊，用于通過控制IGBT的通斷時間比，來改變電源的輸出電壓大小，IGBT的通斷時間比由傳感檢測模塊輸入的PWM波決定；

進行車削加工工作時，在車刀對刀期間實時監測加工工件狀態，按下列不同情況電機功率模塊主控輸出不同pwm波給電機功率控制模塊：單片機最終判定工件加工狀態為“對刀狀態”，即車刀遠離工件，輸出低占空比pwm波通過電機控制模塊控制電機轉速為低轉速；單片機最終判定工件加工狀態為“即將加工”，即車刀靠近工件，輸出高占空比pwm波通過電機控制模塊控制電機轉速為正常轉速。

6.根據權利要求5所述的具有檢測功能的機床傳動節能控制裝置，其特征在于，所述圖像傳感器使用的CMOS攝像頭芯片為OV7725。