Aplicação de sistemas de visão no referenciamento de peças em centros de usinagem CNC

Abstract

Sistemas de visão computacional são cada vez mais utilizados na indústria. Sua aplicação vai desde o reconhecimento de peças até análise de falhas. Um sistema de visão depende principalmente de um sistema de aquisição para a obtenção de imagens e de um conjunto de rotinas, que processam a imagem captada visando extrair as informações desejadas. O presente trabalho tem como principal objetivo o desenvolvimento de um sistema de visão computacional para aplicação no referenciamento de peças em centros de usinagem com controle numérico (CNC). A implementação deste sistema envolve procedimentos como calibração tridimensional de sistemas ópticos, processamento de imagens e reconhecimento de elementos. Através do uso do sistema proposto é realizada a medição da posição e da orientação de uma peça na máquina, permitindo a correção do programa de código numérico (CN) desenvolvido para a sua manufatura, reduzindo significativamente os tempos necessários para a fabricação de componentes quando comparados com sistemas onde o alinhamento e o referenciamento da peça são realizados de forma manual. A validação do sistema proposto foi realizada através da usinagem de dois canais mutuamente perpendiculares, formando um quadrado de 30 mm de aresta. Três diferentes orientações do corpo de prova em relação ao sistema de coordenadas do centro de usinagem foram utilizadas, correspondendo a 0°, 30° e 45°. Após a usinagem, os erros referentes ao uso do sistema de visão desenvolvido foram avaliados através das dimensões e do paralelismo das arestas produzidas. Não foi observada influência significativa da orientação do corpo de prova sobre o desvio angular das arestas usinadas. Os resultados obtidos comprovam a viabilidade da utilização de sistemas de visão, incluindo o desenvolvido neste trabalho, no referenciamento de peças para usinagem por comando numérico.

Machine vision systems are tools whose utilization by industry increases each year. Their uses go from part recognition to failure analysis. A machine vision system relies especially on an image acquisition system and a set of computational routines for processing and interpreting the captured image in order to extract the desired information. The main goal of this work is the development of a machine vision system for referencing parts in a CNC machining center. Implementation of this system involves procedures such 3D calibration of optical devices, image processing and recognition of features. The proposed system allows the determination of the part orientation and position, thus allowing the correction of the numeric code (NC) programmed to its manufacture and eliminating the necessity of both aligning the reference surface with the machine tool coordinate system and the location of the origin of the part coordinate system. This method aims to increase production through a radical reduction in the passive time, especially when compared with the manual part alignment and referencing. Experimental validation of the proposed system was carried out through the milling of two mutually orthogonal channels, resulting in a square with 30 mm edges. Three different part orientations were evaluated (0°, 30° e 45°). After machining, errors related to the machine vision system were evaluated through dimensions and parallelism of the machined edges. It was not observed significant influence of the part orientation over the angular error. The results indicate the feasibility of the utilization of machine vision systems, including the system developed in this work, for referencing parts for CNC machining.