[发明专利]一种HSK刀柄摆放朝向的检测方法

说明书

本发明公开了一种HSK刀柄摆放朝向的检测方法，采集刀具的图片，且采集的刀具的图片中清楚显示装刀定向标识，获取多个图像并作为训练样本；采用训练样本训练图像识别模型并得到训练后的图像识别模型；采用训练后的图像识别模型对待测视频画面实时识别刀柄和装刀方向，并判定装刀定向标识的预测区域是否在刀具整体的预测区域内，若装刀定向标识的预测区域在刀具整体的预测区域内，则刀具架上所有的刀具摆放正确，可以执行刀具交换，否则判定刀具架上的刀具摆放错误，报警并停止交换，并反馈摆错的位置。本发明可以实时快速检测刀柄摆放朝向，并将检测结果反馈至自动换刀机构控制器，为自动刀具交换过程提供校验保证，具有较好的实用性。

技术领域

本发明属于数控加工自动换刀的技术领域，具体涉及一种HSK刀柄摆放朝向的检测方法。

背景技术

HSK刀柄是一种新型的高速锥形刀柄，采用锥面与端面双重定位的方式，广泛应用于数控加工过程中。根据现阶段HSK刀柄在中国应用范围最广的德国标准DIN 69893-1和ISO 12164-1的柄部尺寸要求，HSK刀柄区分别有大小两个传动槽，在机床主轴装刀时，若刀柄未对准大小传动槽，刀具朝向安装错误，则主轴无法夹紧刀柄。如图1、图2所示，根据标准可知，装刀定向标识与小传动槽相邻。

随着技术的进步，数控加工正朝着自动化、数字化、智能化进步。刀库自动换刀过程是提升加工效率、保证加工质量的重要环节之一。在刀具自动交换过程中，已组装刀具摆放在刀架指定位置，自动换刀机构执行移动、夹持、摆放等操作。现阶段的刀具流转包含机床刀库、刀具立体库、刀具缓存库在内的多个位置的刀具交换，但不可避免的存在至少一个环节需要人为参与，将刀具摆放在指定位置的情况。操作人员参与手动摆放刀具，存在刀具朝向摆错的风险。进一步的，夹持操作可能由于刀具朝向摆放错误，导致自动换刀机构在抓刀过程撞刀的情况，由此造成自动换刀机构损坏、刀柄损坏、刀具损坏等问题，带来巨大质量风险。

专利CN108427841A公开了一种自动换刀装置以及机床方法，其目的在于实现ATC动作的简单化且谋求刀具的交换时间缩短，通过机械手的刀具夹持，可在刀具台和刀库之间自动交换刀具。该专利没有考虑刀具朝向摆放错误，导致机械手撞伤的情况。

专利CN105500088A公开了一种数控机床自动换刀装置及方法，该专利针对盘式机床刀库设计，为校验刀柄与机械手的对应位置，设置了接近开关，数控系统通过读取接近开关的信号判断机械手的位置，仅针对机床刀库换刀，如果信号有误，停止继续操作。该专利仅考虑了盘式机床刀库换刀，且每次只能校验一把刀具，可能导致换刀途中反复发现有刀具未摆放正确，任务反复中途停止的情况。

鉴于此，本发明提供一种数控自动换刀过程HSK刀柄摆放朝向的校验方法，能够通过图像识别技术，在刀具交换机构执行换刀前快速检测刀柄摆放朝向，避免自动换刀机构在抓刀过程撞刀的情况，同时，该方法无需对刀架进行改造，支持所有种类刀架固持方式下刀柄朝向的检测，降低了发生自动换刀机构损坏、刀柄损坏、刀具损坏等问题的风险。

发明内容

本发明的目的在于提供一种HSK刀柄摆放朝向的检测方法，旨在解决上述问题。

本发明主要通过以下技术方案实现：

一种HSK刀柄摆放朝向的检测方法，包括以下步骤：

步骤S100：将刀具随机固定在刀具架上，且使刀具上的装刀定向标识朝向便于拍摄的一侧；拍摄每层的刀具，并随机打乱刀具的位置和摆放朝向，重复拍摄刀具，且拍摄图像中清楚显示装刀定向标识，获取多个拍摄图像并作为训练样本；

步骤S200：采用训练样本训练图像识别模型并得到训练后的图像识别模型；