基于锥形定位器与标识码的磨边机快速校准方法及系统与流程

本技术涉及位置校准，特别是涉及基于锥形定位器与标识码的磨边机快速校准方法及系统。

背景技术：

1、随着智能制造与自动化加工技术的快速发展，玻璃磨边加工在建筑装饰、汽车玻璃、光电显示等领域的应用日益广泛。锥形定位、三维点云扫描与标识码识别等技术的引入，为磨边机的自动化校准提供了技术基础，使得加工效率和精度有望得到提升。然而，在实际生产应用中，磨边机磨盘在长期使用后会产生外径磨损、端面磨损及圆度误差等多维退化，而现有校准方法大多采用人工手动测量或依赖机床自带的简单对刀功能，磨盘装夹后其实际空间位置缺乏精确量化手段，装夹基准与磨削工作基准之间往往不统一，导致累积误差难以消除，直接影响磨削精度的一致性。

2、相关技术中，磨损测量方式较为粗放，通常仅使用卡尺或千分表粗略测量磨盘外径或厚度，无法实现三维空间内的全面数字化表征，难以同时获取圆度误差信息，致使磨损补偿不完整，磨削质量波动大。同时，在磨损补偿环节，现有设备通常仅支持单一的径向或轴向固定补偿，无法根据圆度误差的相位和幅值生成与主轴旋转角度同步的周期性微位移补偿，旋转过程中的形状偏差无法得到动态修正，磨削精度随磨损加剧逐步下降且难以恢复。此外，在玻璃对位环节，传统方式依赖人工读取玻璃规格参数后手动调节定位机构，缺乏基于标识码自动调用厚度及轮廓参数并与磨盘实际空间位置联动计算调节量的机制，换产时需反复试切和调整，校准和换产时间长、自动化程度低，严重制约了磨边加工的效率与精度稳定性。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供基于锥形定位器与标识码的磨边机快速校准方法及系统。

2、第一方面，本技术提供了基于锥形定位器与标识码的磨边机快速校准方法，包括：

3、提供锥形定位器，在其表面预设第一标识码，将磨盘通过该锥形定位器同轴装夹于主轴，使锥形定位器的锥面与端面定位基准同磨盘的磨削工作基准相统一；在待加工玻璃或其载具上预设第二标识码，该第二标识码关联存储该玻璃的标识信息；

4、利用第一读码器扫描所述第一标识码，获取磨盘的初始几何参数，所述初始几何参数包括初始外径、初始厚度及标称圆度；

5、利用三维点云扫描装置扫描所述锥形定位器的锥面，建立扫描装置坐标系与主轴坐标系的空间变换关系；继而扫描装夹状态下磨盘的外轮廓，得到整体点云，利用所述空间变换关系及锥面基准点云从整体点云中精确分割并提取磨盘的实际三维点云，将所述实际三维点云与所述初始几何参数进行配准比对，确定磨盘的磨损参数，所述磨损参数至少包括外径磨损量、端面磨损量及圆度误差；

6、基于所述磨损参数，控制进给轴驱动所述锥形定位器及磨盘整体，沿主轴径向和轴向分别执行与所述外径磨损量和端面磨损量对应的补偿位移，并对主轴旋转进行同步补偿以修正圆度误差；

7、利用第二读码器扫描待加工玻璃或其载具上的所述第二标识码，获取该玻璃的标识信息，并根据该标识信息从数据库中调取对应的厚度参数及边缘轮廓参数；

8、基于补偿后磨盘在主轴坐标系下的实际空间位置，结合所述厚度参数与边缘轮廓参数，计算玻璃定位机构所需的调节量并自动执行调节，使玻璃待磨边缘与磨盘磨削工作区对准。

9、在其中一个实施例中，所述第一标识码为机器可读编码，所述机器可读编码包括二维码、数据矩阵码或一维条形码中的至少一种；

10、所述第一标识码通过激光蚀刻、电火花蚀刻或高耐磨损标签粘贴的方式预设于所述锥形定位器的外锥面或端面预定区域；

11、所述初始几何参数以结构化数据形式关联存储于所述第一标识码中或存储于与所述第一标识码建立映射关系的参数数据库中。

12、在其中一个实施例中，所述利用三维点云扫描装置扫描所述锥形定位器的锥面，建立扫描装置坐标系与主轴坐标系的空间变换关系，包括：

13、控制所述三维点云扫描装置以预设扫描分辨率和预设扫描角度范围对所述锥形定位器的锥面进行多视角扫描，获取锥面基准点云；

14、从所述锥面基准点云中提取不少于三个非共线的锥面特征点，并在所述主轴坐标系下获取对应的主轴基准坐标点；

15、基于所述锥面特征点与所述主轴基准坐标点之间的对应关系，通过最小二乘拟合或迭代最近点算法计算所述扫描装置坐标系与所述主轴坐标系之间的旋转平移变换矩阵，作为所述空间变换关系。

16、在其中一个实施例中，所述利用所述空间变换关系及锥面基准点云从整体点云中精确分割并提取磨盘的实际三维点云，包括：

17、将所述整体点云通过所述空间变换关系统一变换至所述主轴坐标系下，得到变换后整体点云；

18、以所述锥面基准点云所围成的锥面区域为空间约束边界，对所述变换后整体点云执行区域分割处理，去除所述锥形定位器本体点云及夹具干扰点云，保留磨盘外轮廓区域的点云数据；

19、对保留的点云数据进行离群点去除和曲面拟合平滑处理，得到所述磨盘的实际三维点云。

20、在其中一个实施例中，所述将所述实际三维点云与所述初始几何参数进行配准比对，确定磨盘的磨损参数，包括：

21、根据所述初始外径和初始厚度构建磨盘的标称三维几何模型；

22、采用迭代最近点算法将所述实际三维点云与所述标称三维几何模型进行刚体配准，计算配准后的偏差场；

23、从所述偏差场中分别提取径向方向最大偏差值作为所述外径磨损量，提取轴向方向最大偏差值作为所述端面磨损量，并通过对配准后点云的径向截面进行圆拟合分析得到与标称圆度之间的偏差作为所述圆度误差。

24、在其中一个实施例中，所述基于所述磨损参数，控制进给轴驱动所述锥形定位器及磨盘整体，沿主轴径向和轴向分别执行与所述外径磨损量和端面磨损量对应的补偿位移，并对主轴旋转进行同步补偿以修正圆度误差，包括：

25、根据所述外径磨损量生成径向进给指令，控制径向进给轴驱动所述锥形定位器及磨盘整体向远离主轴中心方向移动所述外径磨损量的一半；

26、根据所述端面磨损量生成轴向进给指令，控制轴向进给轴驱动所述锥形定位器及磨盘整体沿主轴轴向移动所述端面磨损量；

27、根据所述圆度误差的相位和幅值信息，生成与主轴旋转角度同步的周期性微位移补偿指令，叠加至主轴旋转控制信号中，以在旋转过程中动态修正圆度误差。

28、在其中一个实施例中，所述第二标识码关联存储该玻璃的标识信息，包括：

29、所述第二标识码预先设置于待加工玻璃的非磨削区域或其载具的预定位置，所述第二标识码与所述玻璃的标识信息通过加密关联表或云端数据库进行绑定；

30、所述标识信息至少包括玻璃编号、玻璃批次、玻璃材质类型、玻璃原始厚度规格及预设磨削工艺参数。

31、在其中一个实施例中，所述利用第二读码器扫描待加工玻璃或其载具上的所述第二标识码，获取该玻璃的标识信息，并根据该标识信息从数据库中调取对应的厚度参数及边缘轮廓参数，包括：

32、通过所述第二读码器读取所述第二标识码后，解析获得玻璃唯一标识码，以该唯一标识码为索引键从所述数据库中查询并获取对应的厚度参数和边缘轮廓参数，所述边缘轮廓参数包括预设磨削形状曲线及 tolerance 公差范围。

33、在其中一个实施例中，所述基于补偿后磨盘在主轴坐标系下的实际空间位置，结合所述厚度参数与边缘轮廓参数，计算玻璃定位机构所需的调节量并自动执行调节，使玻璃待磨边缘与磨盘磨削工作区对准，包括：

34、根据补偿后磨盘的实际空间位置确定磨盘磨削工作区在主轴坐标系下的中心坐标和有效磨削半径范围；

35、根据所述厚度参数计算玻璃待磨边缘在轴向方向上与磨盘磨削面之间的目标间距，并根据所述边缘轮廓参数计算玻璃待磨边缘在径向平面内的目标偏移量和目标旋转角度；

36、综合所述目标间距、目标偏移量和目标旋转角度生成玻璃定位机构的多自由度调节指令，并发送至所述玻璃定位机构的各驱动轴执行自动调节。

37、第二方面，本技术还提供了基于锥形定位器与标识码的磨边机快速校准系统，包括：

38、锥形定位模块，用于提供锥形定位器，在其表面预设第一标识码，将磨盘通过该锥形定位器同轴装夹于主轴，使锥形定位器的锥面与端面定位基准同磨盘的磨削工作基准相统一；在待加工玻璃或其载具上预设第二标识码，该第二标识码关联存储该玻璃的标识信息；

39、第一读码模块，用于利用第一读码器扫描所述第一标识码，获取磨盘的初始几何参数，所述初始几何参数包括初始外径、初始厚度及标称圆度；

40、磨损确定模块，用于利用三维点云扫描装置扫描所述锥形定位器的锥面，建立扫描装置坐标系与主轴坐标系的空间变换关系；继而扫描装夹状态下磨盘的外轮廓，得到整体点云，利用所述空间变换关系及锥面基准点云从整体点云中精确分割并提取磨盘的实际三维点云，将所述实际三维点云与所述初始几何参数进行配准比对，确定磨盘的磨损参数，所述磨损参数至少包括外径磨损量、端面磨损量及圆度误差；

41、第一补偿模块，用于基于所述磨损参数，控制进给轴驱动所述锥形定位器及磨盘整体，沿主轴径向和轴向分别执行与所述外径磨损量和端面磨损量对应的补偿位移，并对主轴旋转进行同步补偿以修正圆度误差；

42、第二读码模块，用于利用第二读码器扫描待加工玻璃或其载具上的所述第二标识码，获取该玻璃的标识信息，并根据该标识信息从数据库中调取对应的厚度参数及边缘轮廓参数；

43、第二补偿模块，用于基于补偿后磨盘在主轴坐标系下的实际空间位置，结合所述厚度参数与边缘轮廓参数，计算玻璃定位机构所需的调节量并自动执行调节，使玻璃待磨边缘与磨盘磨削工作区对准。

44、上述基于锥形定位器与标识码的磨边机快速校准方法及系统，通过锥形定位器的锥面与端面定位基准同磨盘磨削工作基准相统一，通过三维点云扫描建立扫描装置坐标系与主轴坐标系的空间变换关系，使磨盘装夹后的实际空间位置可被精确量化，消除传统装夹方式中基准不统一带来的累积误差，而且通过扫描装夹状态下磨盘外轮廓获取整体点云，利用空间变换关系及锥面基准点云精确分割提取磨盘实际三维点云，与初始几何参数配准比对后同时获得外径磨损量、端面磨损量及圆度误差，实现磨损状态的全面数字化表征。随后，通过磨损参数驱动进给轴沿径向和轴向分别执行补偿位移，同时根据圆度误差的相位和幅值生成与主轴旋转角度同步的周期性微位移补偿指令，动态修正旋转过程中的形状偏差，使磨盘磨损后的磨削精度得到系统性恢复，并且通过第二读码器扫描待加工玻璃或其载具上的标识码，自动调取对应的厚度参数及边缘轮廓参数，结合补偿后磨盘的实际空间位置计算玻璃定位机构所需的多自由度调节量并自动执行调节，实现从磨盘校准到玻璃对位的全流程自动化，显著缩短换产和校准时间。