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CN108459558B - 一种定位测量装置和定位测量方法 - Google Patents

一种定位测量装置和定位测量方法 Download PDF

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CN108459558B CN201810235117.6A CN201810235117A CN108459558B CN 108459558 B CN108459558 B CN 108459558B CN 201810235117 A CN201810235117 A CN 201810235117A CN 108459558 B CN108459558 B CN 108459558B
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Abstract

本申请公开了一种定位测量装置和定位测量方法，该定位测量装置位于数控机床上，包括：用于放置待测工件的运动工作台；固定在运动工作台上方的线阵相机；用于将线阵相机拍摄的图像进行处理，获取待测工件的圆孔直径，确定圆孔孔心在待测工件坐标系中的坐标信息的处理器；用于根据圆孔孔心在待测工件坐标系中的坐标信息和待测工件在数控机床坐标系中的坐标信息，确定圆孔孔心在数控机床坐标系中的坐标信息并对待测工件进行加工的工件加工部件。本申请提供的上述定位测量装置克服了传统人工操作的不足，采用线阵相机获取图像在扫描方向上的精度高，能够真实反馈工业生产上的工件图片，提高测量与定位精度，并且结构简单、定位速度快。

Description

一种定位测量装置和定位测量方法
技术领域
本发明涉及视觉定位技术领域，特别是涉及一种定位测量装置和定位测量方法。
背景技术
当前，工业产品种类繁多，在工业产品的生产过程中，都可能涉及到自动定位。如零件上打孔或自动化生产线中要求对各零件特定部位进行加工等。但目前还有部分加工厂还都采用传统的人工定位方法，此方法存在很多缺点，如长时间定位单一产品，检测工人眼睛容易疲劳，并且容易受情绪的影响，定位结果难以保证；每个工人对同种被定位准确性的判断标准有轻微的浮动，定位标准不一致，因此很难保证高质量的产品；人工定位的速度相对很慢，定位准确一个产品就需要很长时间，人工定位无法满足高速生产线的在线定位需求。
随着科技的发展，市场及用户对产品的精密程度和质量的要求越来越高，传统的人工定位方法已经不能满足用户的需求，因此开始使用面阵相机来测量和定位。而单个面阵的电荷耦合元件(Charge-coupled Device，CCD)由于受到生产技术的制约性，对于工业测量和市场的需求一般都很难达到。为了达到很高的分辨力，通常需要多个面阵相机配合使用，这又会使得系统计算较复杂。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种定位测量装置和定位测量方法，结构简单、定位速度快、定位精度高。其具体方案如下：
一种定位测量装置，位于数控机床上，包括：
用于放置待测工件的运动工作台；
固定在所述运动工作台上方的线阵相机；
用于将所述线阵相机拍摄的图像进行处理，获取所述待测工件的圆孔直径，确定圆孔孔心在待测工件坐标系中的坐标信息的处理器；
用于根据所述圆孔孔心在待测工件坐标系中的坐标信息和所述待测工件在数控机床坐标系中的坐标信息，确定所述圆孔孔心在数控机床坐标系中的坐标信息并对所述待测工件进行加工的工件加工部件。
优选地，在本发明实施例提供的上述定位测量装置中，所述线阵相机包括用于提供线性光源的光源发射器；
所述光源发射器斜向面对所述待测工件所在平面，以使所述线性光源覆盖所述待测工件。
优选地，在本发明实施例提供的上述定位测量装置中，单位时间内所述线阵相机拍摄的图像总和对应的物方实际尺寸与所述待测工件的行进速度相同。
优选地，在本发明实施例提供的上述定位测量装置中，所述处理器包括用于将所述线阵相机拍摄的图像进行收集与传输的图像采集卡，以及图像处理软件。
优选地，在本发明实施例提供的上述定位测量装置中，所述图像处理软件为halcon图像处理软件。
优选地，在本发明实施例提供的上述定位测量装置中，所述处理器具体用于通过halcon图像处理软件读取所述图像采集卡收集到的图像，获取所述待测工件的轮廓信息，根据所述轮廓信息提取所述待测工件上的圆孔特征，对圆孔进行拟合，获取所述待测工件的圆孔直径，确定圆孔孔心在待测工件坐标系中的坐标信息。
优选地，在本发明实施例提供的上述定位测量装置中，所述线阵相机为一个线阵CCD相机。
本发明实施例还提供了一种定位测量方法，包括：
线阵相机拍摄放置在运动工作台上的待测工件的图像；
处理器将所述线阵相机拍摄的图像进行处理，获取所述待测工件的圆孔直径，确定圆孔孔心在待测工件坐标系中的坐标信息；
工件加工部件根据所述圆孔孔心在待测工件坐标系中的坐标信息和所述待测工件在数控机床坐标系中的坐标信息，确定所述圆孔孔心在数控机床坐标系中的坐标信息并对所述待测工件进行加工。
优选地，在本发明实施例提供的上述定位测量方法中，处理器将所述线阵相机拍摄的图像进行处理，获取所述待测工件的圆孔直径，确定圆孔孔心在待测工件坐标系中的坐标信息，具体包括：
处理器通过图像采集卡收集所述线阵相机拍摄的图像；
通过halcon图像处理软件读取所述图像采集卡收集到的图像，获取所述待测工件的轮廓信息；
根据所述轮廓信息提取所述待测工件上的圆孔特征；
对圆孔进行拟合，获取所述待测工件的圆孔直径，确定圆孔孔心在待测工件坐标系中的坐标信息。
本发明所提供的一种定位测量装置和定位测量方法，该定位测量装置位于数控机床上，包括：用于放置待测工件的运动工作台；固定在运动工作台上方的线阵相机；用于将线阵相机拍摄的图像进行处理，获取待测工件的圆孔直径，确定圆孔孔心在待测工件坐标系中的坐标信息的处理器；用于根据圆孔孔心在待测工件坐标系中的坐标信息和待测工件在数控机床坐标系中的坐标信息，确定圆孔孔心在数控机床坐标系中的坐标信息并对待测工件进行加工的工件加工部件。本发明提供的上述定位测量装置采用线阵相机获取图像、处理器处理图像和工件加工部件进行定位加工，克服了传统人工操作的不足，采用线阵相机获取图像在扫描方向上的精度高，能够真实反馈工业生产上的工件图片，提高测量与定位精度，并且结构简单、定位速度快。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的定位测量装置的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的定位测量方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种定位测量装置，位于数控机床上，如图1所示，包括：
用于放置待测工件的运动工作台；
固定在运动工作台上方的线阵相机1；
用于将线阵相机1拍摄的图像进行处理，获取待测工件的圆孔直径，确定圆孔孔心在待测工件坐标系中的坐标信息的处理器2；
用于根据圆孔孔心在待测工件坐标系中的坐标信息和待测工件在数控机床坐标系中的坐标信息，确定圆孔孔心在数控机床坐标系中的坐标信息并对待测工件进行加工的工件加工部件3。
在本发明实施例提供的上述定位测量装置，位于数控机床上，包括：运动工作台，线阵相机，处理器和工件加工部件；线阵相机用于拍摄待测工件的图像；处理器用于将线阵相机拍摄的图像进行处理，获取待测工件的圆孔直径，确定圆孔孔心在待测工件坐标系中的坐标信息；工件加工部件用于根据圆孔孔心在待测工件坐标系中的坐标信息和待测工件在数控机床坐标系中的坐标信息，确定圆孔孔心在数控机床坐标系中的坐标信息并对待测工件进行加工。由于上述定位测量装置采用线阵相机获取图像、处理器处理图像和工件加工部件进行定位加工，克服了传统人工操作的不足，线阵相机获取的图像在扫描方向上的精度高，能够真实反馈工业生产上的工件图片，提高测量与定位精度，并且结构简单、定位速度快。
需要说明的是，线阵相机的成本大大低于同等面积、同等分辨率的面阵相机；线阵相机获取的图像在扫描方向上的精度可高于面阵相机获取的图像。另外，处理器可以是一台电脑或上位机，可以与数控机床电性连接，处理器与数控机床之间的通讯可以是无线通讯或其他方式的通讯，只要满足处理器将信息发送至数控机床中的工件加工部件以实现数控机床对待测工件的精确加工即可。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述定位测量装置中，线阵相机可以为线阵CCD相机，数量为一个。这里的线阵CCD相机可以具体为4K线阵CCD相机，4K是指视频的分辨率，属于超高清分辨率，其水平方向的像素数能达到4000像素这个数量级，但不是绝对的4000像素，达到3840*2160、4096*2160即可。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述定位测量装置中，如图1所示，线阵相机1可以包括用于提供线性光源的光源发射器11；光源发射器11斜向面对待测工件所在平面，以使线性光源覆盖待测工件。需要说明的是，线性光源是高亮度线性光源，在获取图像时，可以对光源发射器进行适当的调整以获取更加清晰的图像。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述定位测量装置中，单位时间内线阵相机拍摄的图像总和对应的物方实际尺寸与待测工件的行进速度应相同，也就是说，要求同步扫描，当扫描同步时，获取的工件图像与实际工件相比没有发生变形，对其进行处理的结果最接近工件尺寸的真实值；当相机采集速度大于工件行进速度时，工件图像被拉长，对其进行处理的结果将大于工件尺寸的真实值；当相机采集速度小于工件行进速度时，工件图像被压缩。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述定位测量装置中，如图1所示，处理器2可以包括用于将线阵相机1拍摄的图像进行收集与传输的图像采集卡21，以及图像处理软件22。这里的图像处理软件22可以为halcon图像处理软件。
具体地，在具体实施时，处理器具体可以用于通过halcon图像处理软件读取图像采集卡收集到的图像，事先获取待测工件的轮廓信息，并通过halcon图像处理软件将待测工件的轮廓信息提取出来，采用特征提取，找出待测工件上的圆孔特征，然后可以用fit_ellipse_contour_xld算子对圆孔进行拟合，得到更加准确的圆孔特征，进而获取待测工件的圆孔直径，通过halcon图像处理软件确定圆孔孔心在待测工件坐标系中的坐标信息。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种定位测量方法，由于该方法解决问题的原理与前述一种定位测量装置相似，因此该方法的实施可以参见定位测量装置的实施，重复之处不再赘述。
在具体实施时，本发明实施例提供的定位测量方法，如图2所示，具体包括以下步骤：
S201、线阵相机拍摄放置在运动工作台上的待测工件的图像；
S202、处理器将线阵相机拍摄的图像进行处理，获取待测工件的圆孔直径，确定圆孔孔心在待测工件坐标系中的坐标信息；
S203、工件加工部件根据圆孔孔心在待测工件坐标系中的坐标信息和待测工件在数控机床坐标系中的坐标信息，确定圆孔孔心在数控机床坐标系中的坐标信息并对待测工件进行加工。
在本发明实施例提供的上述定位测量方法中，采用线阵相机获取图像和处理器处理图像，再通过数控机床中的工件加工部件的作用，克服了传统人工操作的不足，方法简单，定位速度快、定位精度高，实现数控机床对工件孔的精确加工。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述定位测量方法中，步骤S202处理器将线阵相机拍摄的图像进行处理，获取待测工件的圆孔直径，确定圆孔孔心在待测工件坐标系中的坐标信息，具体可以包括以下步骤：
步骤一、处理器通过图像采集卡收集线阵相机拍摄的图像；
步骤二、通过halcon图像处理软件读取图像采集卡收集到的图像，获取待测工件的轮廓信息；
步骤三、根据轮廓信息提取待测工件上的圆孔特征；
步骤四、对圆孔进行拟合，获取待测工件的圆孔直径，确定圆孔孔心在待测工件坐标系中的坐标信息。
本发明实施例提供的一种定位测量装置和定位测量方法，该定位测量装置位于数控机床上，包括：用于放置待测工件的运动工作台；固定在运动工作台上方的线阵相机；用于将线阵相机拍摄的图像进行处理，获取待测工件的圆孔直径，确定圆孔孔心在待测工件坐标系中的坐标信息的处理器；用于根据圆孔孔心在待测工件坐标系中的坐标信息和待测工件在数控机床坐标系中的坐标信息，确定圆孔孔心在数控机床坐标系中的坐标信息并对待测工件进行加工的工件加工部件。本发明提供的上述定位测量装置采用线阵相机获取图像、处理器处理图像和工件加工部件进行定位加工，克服了传统人工操作的不足，采用线阵相机获取图像在扫描方向上的精度高，能够真实反馈工业生产上的工件图片，提高测量与定位精度，并且结构简单、定位速度快。
最后，还需要说明的是，在本文中，关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上对本发明所提供的定位测量装置和定位测量方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种定位测量装置，其特征在于，位于数控机床上，包括：
用于放置待测工件的运动工作台；
固定在所述运动工作台上方的线阵相机；
用于将所述线阵相机拍摄的图像进行处理，获取所述待测工件的圆孔直径，确定圆孔孔心在待测工件坐标系中的坐标信息，并将所述圆孔孔心在待测工件坐标系中的坐标信息发送至工件加工部件的处理器；所述处理器与数控机床电性连接；所述处理器包括用于将所述线阵相机拍摄的图像进行收集与传输的图像采集卡，以及图像处理软件；所述处理器具体用于通过所述图像处理软件读取所述图像采集卡收集到的图像，获取所述待测工件的轮廓信息，根据所述轮廓信息提取所述待测工件上的圆孔特征，对圆孔进行拟合，获取所述待测工件的圆孔直径，确定圆孔孔心在待测工件坐标系中的坐标信息；
用于根据所述圆孔孔心在待测工件坐标系中的坐标信息和所述待测工件在数控机床坐标系中的坐标信息，确定所述圆孔孔心在数控机床坐标系中的坐标信息并对所述待测工件进行加工的所述工件加工部件。
2.根据权利要求1所述的定位测量装置，其特征在于，所述线阵相机包括用于提供线性光源的光源发射器；
所述光源发射器斜向面对所述待测工件所在平面，以使所述线性光源覆盖所述待测工件。
3.根据权利要求2所述的定位测量装置，其特征在于，单位时间内所述线阵相机拍摄的图像总和对应的物方实际尺寸与所述待测工件的行进速度相同。
4.根据权利要求3所述的定位测量装置，其特征在于，所述图像处理软件为halcon图像处理软件。
5.根据权利要求1至4任一项所述的定位测量装置，其特征在于，所述线阵相机为一个线阵CCD相机。
6.一种定位测量方法，其特征在于，包括：
线阵相机拍摄放置在运动工作台上的待测工件的图像；
处理器将所述线阵相机拍摄的图像进行处理，获取所述待测工件的圆孔直径，确定圆孔孔心在待测工件坐标系中的坐标信息，并将所述圆孔孔心在待测工件坐标系中的坐标信息发送至工件加工部件；所述处理器与数控机床电性连接；所述处理器包括用于将所述线阵相机拍摄的图像进行收集与传输的图像采集卡，以及图像处理软件；所述处理器通过所述图像采集卡收集所述线阵相机拍摄的图像；通过所述图像处理软件读取所述图像采集卡收集到的图像，获取所述待测工件的轮廓信息，根据所述轮廓信息提取所述待测工件上的圆孔特征，对圆孔进行拟合，获取所述待测工件的圆孔直径，确定圆孔孔心在待测工件坐标系中的坐标信息；
所述工件加工部件根据所述圆孔孔心在待测工件坐标系中的坐标信息和所述待测工件在数控机床坐标系中的坐标信息，确定所述圆孔孔心在数控机床坐标系中的坐标信息并对所述待测工件进行加工。
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