影像量測(cè)系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種計(jì)算機(jī)輔助控制系統(tǒng)及方法，尤其是一種應(yīng)用于電腦數(shù)字控制 (computernumericalcontrol,CNC)加工設(shè)備的影像量測(cè)系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 由于受加工使用的來料、加工環(huán)境等因素影響，CNC加工設(shè)備加工出來的產(chǎn)品容易 出現(xiàn)加工精度不高、精度變化很大等情況。目前，為了保證CNC加工設(shè)備的加工精度，一般 是通過CNC加工設(shè)備加工產(chǎn)品毛坯，得到加工產(chǎn)品，再通過檢測(cè)加工產(chǎn)品的尺寸來修正CNC 加工程序。這種方法耗費(fèi)大量的人力物力，且耗時(shí)較長(zhǎng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]鑒于以上內(nèi)容，有必要提供一種系統(tǒng)及方法，可以在CNC加工設(shè)備加工產(chǎn)品前得 到加工產(chǎn)品的CNC加工程序的修正值，提供給CNC加工程序，實(shí)現(xiàn)CNC加工設(shè)備的高精度、 快速檢測(cè)。
[0004] 一種影像量測(cè)系統(tǒng)，用于控制CNC加工設(shè)備主軸上安裝的CNC檢測(cè)單元對(duì)待測(cè)產(chǎn) 品進(jìn)行影像量測(cè)。該CNC檢測(cè)單元包括保護(hù)盒、打光系統(tǒng)、鏡頭及電荷耦合元件CCD。該系 統(tǒng)包括：保護(hù)盒控制模塊，用于驅(qū)動(dòng)CNC加工設(shè)備移動(dòng)到待測(cè)產(chǎn)品的量測(cè)部位，驅(qū)動(dòng)保護(hù)盒 的開關(guān)馬達(dá)開啟保護(hù)盒的蓋子；打光控制模塊，用于驅(qū)動(dòng)打光系統(tǒng)的燈光控制卡打開表面 光源和同軸光源，以對(duì)待測(cè)產(chǎn)品的量測(cè)部位進(jìn)行照明；第一量測(cè)控制模塊，用于控制CNC加 工設(shè)備沿Z軸上下移動(dòng)，在移動(dòng)過程中控制CCD擷取多張待測(cè)產(chǎn)品的量測(cè)部位的圖片，并記 錄CNC加工設(shè)備的X、Y、Z光學(xué)尺測(cè)量得到的每張圖片的X、Y、Z坐標(biāo)；圖片處理模塊，用于對(duì) 所述多張圖片進(jìn)行二值化處理，根據(jù)二值化處理后的所有圖片的像素灰度值生成折線圖， 確定折線圖中的峰值所對(duì)應(yīng)的第一圖片，以該第一圖片的X、Y、Z坐標(biāo)所對(duì)應(yīng)的位置為鏡頭 的對(duì)焦位置；第二量測(cè)控制模塊，用于控制CNC加工設(shè)備移動(dòng)到該第一圖片的X、Y、Z坐標(biāo) 所對(duì)應(yīng)的位置，并控制CCD擷取一張待測(cè)產(chǎn)品的量測(cè)部位的第二圖片；量測(cè)取點(diǎn)模塊，用于 根據(jù)量測(cè)部位的測(cè)量線與二值化處理后的該第二圖片中黑色部分與白色部分的交界線的 交點(diǎn)從該第二圖片中確定測(cè)量點(diǎn)；元素?cái)M合模塊，用于根據(jù)用戶選擇的元素類型及所述測(cè) 量點(diǎn)擬合一個(gè)幾何元素；及坐標(biāo)補(bǔ)償模塊，用于根據(jù)該幾何元素建立工件坐標(biāo)系，確定所述 測(cè)量點(diǎn)在該工件坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，計(jì)算所述測(cè)量點(diǎn)在該工件坐標(biāo)系中的坐標(biāo)與其在CNC加 工程序中的理論坐標(biāo)之差值，將該差值反饋給CNC加工設(shè)備進(jìn)行坐標(biāo)補(bǔ)償。
[0005] -種影像量測(cè)方法，用于控制CNC加工設(shè)備主軸上安裝的CNC檢測(cè)單元對(duì)待測(cè)產(chǎn) 品進(jìn)行影像量測(cè)。該CNC檢測(cè)單元包括保護(hù)盒、打光系統(tǒng)、鏡頭及電荷耦合元件CCD。該方 法包括：(A)驅(qū)動(dòng)CNC加工設(shè)備移動(dòng)到待測(cè)產(chǎn)品的量測(cè)部位，驅(qū)動(dòng)保護(hù)盒的開關(guān)馬達(dá)開啟保 護(hù)盒的蓋子；(B)驅(qū)動(dòng)打光系統(tǒng)的燈光控制卡打開表面光源和同軸光源，以對(duì)待測(cè)產(chǎn)品的 量測(cè)部位進(jìn)行照明；(C)控制CNC加工設(shè)備沿Z軸上下移動(dòng)，在移動(dòng)過程中控制CCD擷取多 張待測(cè)產(chǎn)品的量測(cè)部位的圖片，并記錄CNC加工設(shè)備的X、Y、Z光學(xué)尺測(cè)量得到的每張圖片 的X、Y、Z坐標(biāo)；(D)對(duì)所述多張圖片進(jìn)行二值化處理，根據(jù)二值化處理后的所有圖片的像 素灰度值生成折線圖，確定折線圖中的峰值所對(duì)應(yīng)的第一圖片，以該第一圖片的X、Y、Z坐 標(biāo)所對(duì)應(yīng)的位置為鏡頭的對(duì)焦位置；(E)控制CNC加工設(shè)備移動(dòng)到該第一圖片的X、Y、Z坐 標(biāo)所對(duì)應(yīng)的位置，并控制CCD擷取一張待測(cè)產(chǎn)品的量測(cè)部位的第二圖片；(F)根據(jù)量測(cè)部位 的測(cè)量線與二值化處理后的該第二圖片中黑色部分與白色部分的交界線的交點(diǎn)從該第二 圖片中確定測(cè)量點(diǎn)；(G)根據(jù)用戶選擇的元素類型及所述測(cè)量點(diǎn)擬合一個(gè)幾何元素；及（H) 根據(jù)該幾何元素建立工件坐標(biāo)系，確定所述測(cè)量點(diǎn)在該工件坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，計(jì)算所述測(cè) 量點(diǎn)在該工件坐標(biāo)系中的坐標(biāo)與其在CNC加工程序中的理論坐標(biāo)之差值，將該差值反饋給 CNC加工設(shè)備進(jìn)行坐標(biāo)補(bǔ)償。
[0006] 相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供的影像量測(cè)系統(tǒng)及方法，可以在CNC加工設(shè)備加工 產(chǎn)品前得到加工產(chǎn)品的CNC加工程序的修正值，提供給CNC加工設(shè)備的CNC加工程序，實(shí)現(xiàn) CNC加工設(shè)備的高精度、快速檢測(cè)。
【附圖說明】
[0007] 圖1是本發(fā)明影像量測(cè)系統(tǒng)較佳實(shí)施例的應(yīng)用環(huán)境圖。
[0008] 圖2是圖1中CNC檢測(cè)單元的示意圖。
[0009] 圖3是本發(fā)明影像量測(cè)方法較佳實(shí)施例的流程圖。
[0010] 圖4是根據(jù)二值化處理后的圖片的像素灰度值生成折線圖的示意圖。
[0011] 圖5根據(jù)待測(cè)產(chǎn)品的量測(cè)部位的測(cè)量線從該量測(cè)部位的二值化圖片中取測(cè)量點(diǎn) 的示意圖。
[0012] 圖6是根據(jù)圖5中的測(cè)量點(diǎn)擬合線的示意圖。
[0013] 圖7是根據(jù)圖6中擬合的線建立工件坐標(biāo)系的示意圖。
[0014] 主要元件符號(hào)說明
[0015]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種影像量測(cè)方法，應(yīng)用于連接CNC加工設(shè)備的計(jì)算裝置，其特征在于，該CNC加工 設(shè)備的主軸上安裝有CNC檢測(cè)單元，該CNC檢測(cè)單元包括保護(hù)盒、打光系統(tǒng)、鏡頭及電荷耦 合元件(XD,該方法包括： 保護(hù)盒控制步驟：驅(qū)動(dòng)CNC加工設(shè)備移動(dòng)到待測(cè)產(chǎn)品的量測(cè)部位，驅(qū)動(dòng)保護(hù)盒的開關(guān) 馬達(dá)開啟保護(hù)盒的蓋子； 打光控制步驟：驅(qū)動(dòng)打光系統(tǒng)的燈光控制卡打開表面光源和同軸光源，以對(duì)待測(cè)產(chǎn)品 的量測(cè)部位進(jìn)行照明； 第一量測(cè)控制步驟：控制CNC加工設(shè)備沿Z軸上下移動(dòng)，在移動(dòng)過程中控制CCD擷取多 張待測(cè)產(chǎn)品的量測(cè)部位的圖片，并記錄CNC加工設(shè)備的X、Y、Z光學(xué)尺測(cè)量得到的每張圖片 的X、Y、Z坐標(biāo)； 圖片處理步驟：對(duì)所述多張圖片進(jìn)行二值化處理，根據(jù)二值化處理后的所有圖片的像 素灰度值生成折線圖，確定折線圖中的峰值所對(duì)應(yīng)的第一圖片，以該第一圖片的X、Y、Z坐 標(biāo)所對(duì)應(yīng)的位置為鏡頭的對(duì)焦位置； 第二量測(cè)控制步驟：控制CNC加工設(shè)備移動(dòng)到該第一圖片的X、Y、Z坐標(biāo)所對(duì)應(yīng)的位置， 并控制CCD擷取一張待測(cè)產(chǎn)品的量測(cè)部位的第二圖片； 量測(cè)取點(diǎn)步驟：根據(jù)量測(cè)部位的測(cè)量線與二值化處理后的該第二圖片中黑色部分與白 色部分的交界線的交點(diǎn)從該第二圖片中確定測(cè)量點(diǎn)； 元素?cái)M合步驟：根據(jù)用戶選擇的元素類型及所述測(cè)量點(diǎn)擬合一個(gè)幾何元素；及 坐標(biāo)補(bǔ)償步驟：根據(jù)該幾何元素建立工件坐標(biāo)系，確定所述測(cè)量點(diǎn)在該工件坐標(biāo)系中 的坐標(biāo)，計(jì)算所述測(cè)量點(diǎn)在該工件坐標(biāo)系中的坐標(biāo)與其在CNC加工程序中的理論坐標(biāo)之差 值，將該差值反饋給CNC加工設(shè)備進(jìn)行坐標(biāo)補(bǔ)償。
2. 如權(quán)利要求1所述的影像量測(cè)方法，其特征在于，所述CCD的成像平面的軸線與CNC 加工設(shè)備的加工平面垂直。
3. 如權(quán)利要求1所述的影像量測(cè)方法，其特征在于，所述元素類型包括線、面、圓。
4. 如權(quán)利要求1所述的影像量測(cè)方法，其特征在于，該方法在坐標(biāo)補(bǔ)償步驟之后還包 括以下步驟： 驅(qū)動(dòng)保護(hù)盒的開關(guān)馬達(dá)關(guān)閉保護(hù)盒的蓋子；及 驅(qū)動(dòng)打光系統(tǒng)的燈光控制卡關(guān)閉表面光源和同軸光源。
5. -種影像量測(cè)系統(tǒng)，應(yīng)用于連接CNC加工設(shè)備的計(jì)算裝置，其特征在于，該CNC加工 設(shè)備的主軸上安裝有CNC檢測(cè)單元，該CNC檢測(cè)單元包括保護(hù)盒、打光系統(tǒng)、鏡頭及電荷耦 合兀件(XD，該系統(tǒng)包括： 保護(hù)盒控制模塊，用于驅(qū)動(dòng)CNC加工設(shè)備移動(dòng)到待測(cè)產(chǎn)品的量測(cè)部位，驅(qū)動(dòng)保護(hù)盒的 開關(guān)馬達(dá)開啟保護(hù)盒的蓋子； 打光控制模塊，用于驅(qū)動(dòng)打光系統(tǒng)的燈光控制卡打開表面光源和同軸光源，以對(duì)待測(cè) 產(chǎn)品的量測(cè)部位進(jìn)行照明； 第一量測(cè)控制模塊，用于控制CNC加工設(shè)備沿Z軸上下移動(dòng)，在移動(dòng)過程中控制CCD擷 取多張待測(cè)產(chǎn)品的量測(cè)部位的圖片，并記錄CNC加工設(shè)備的X、Y、Z光學(xué)尺測(cè)量得到的每張 圖片的Χ、Υ、Ζ坐標(biāo)； 圖片處理模塊，用于對(duì)所述多張圖片進(jìn)行二值化處理，根據(jù)二值化處理后的所有圖片 的像素灰度值生成折線圖，確定折線圖中的峰值所對(duì)應(yīng)的第一圖片，以該第一圖片的Χ、γ、ζ 坐標(biāo)所對(duì)應(yīng)的位置為鏡頭的對(duì)焦位置； 第二量測(cè)控制模塊，用于控制CNC加工設(shè)備移動(dòng)到該第一圖片的X、Y、Z坐標(biāo)所對(duì)應(yīng)的 位置，并控制CCD擷取一張待測(cè)產(chǎn)品的量測(cè)部位的第二圖片； 量測(cè)取點(diǎn)模塊，用于根據(jù)量測(cè)部位的測(cè)量線與二值化處理后的該第二圖片中黑色部分 與白色部分的交界線的交點(diǎn)從該第二圖片中確定測(cè)量點(diǎn)； 元素?cái)M合模塊，用于根據(jù)用戶選擇的元素類型及所述測(cè)量點(diǎn)擬合一個(gè)幾何元素；及 坐標(biāo)補(bǔ)償模塊，用于根據(jù)該幾何元素建立工件坐標(biāo)系，確定所述測(cè)量點(diǎn)在該工件坐標(biāo) 系中的坐標(biāo)，計(jì)算所述測(cè)量點(diǎn)在該工件坐標(biāo)系中的坐標(biāo)與其在CNC加工程序中的理論坐標(biāo) 之差值，將該差值反饋給CNC加工設(shè)備進(jìn)行坐標(biāo)補(bǔ)償。
6. 如權(quán)利要求5所述的影像量測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述CCD的成像平面的軸線與CNC 加工設(shè)備的加工平面垂直。
7. 如權(quán)利要求5所述的影像量測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述元素類型包括線、面、圓。
8. 如權(quán)利要求5所述的影像量測(cè)系統(tǒng)，其特征在于： 保護(hù)盒控制模塊還用于，在坐標(biāo)補(bǔ)償模塊將測(cè)量點(diǎn)的坐標(biāo)差值反饋給CNC加工設(shè)備 后，驅(qū)動(dòng)保護(hù)盒的開關(guān)馬達(dá)關(guān)閉保護(hù)盒的蓋子；及 所述燈光控制模塊還用于，在坐標(biāo)補(bǔ)償模塊將測(cè)量點(diǎn)的坐標(biāo)差值反饋給CNC加工設(shè)備 后，驅(qū)動(dòng)打光系統(tǒng)的燈光控制卡關(guān)閉表面光源和同軸光源。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種影像量測(cè)系統(tǒng)，用于控制CNC加工設(shè)備主軸上安裝的CNC檢測(cè)單元對(duì)待測(cè)產(chǎn)品進(jìn)行影像量測(cè)。該CNC檢測(cè)單元包括保護(hù)盒、打光系統(tǒng)、鏡頭及電荷耦合元件CCD。該影像量測(cè)系統(tǒng)控制CNC檢測(cè)單元擷取待測(cè)產(chǎn)品的量測(cè)部位的圖片，對(duì)圖片進(jìn)行處理，從處理后的圖片中確定量測(cè)部位的測(cè)量點(diǎn)，根據(jù)所述測(cè)量點(diǎn)及用戶選擇的元素類型擬合幾何元素，再根據(jù)擬合的幾何元素創(chuàng)建工件坐標(biāo)系。之后，該影像量測(cè)系統(tǒng)計(jì)算所述測(cè)量點(diǎn)在該工件坐標(biāo)系中的坐標(biāo)與其在CNC加工程序中的理論坐標(biāo)之差值，將該差值反饋給CNC加工設(shè)備進(jìn)行坐標(biāo)補(bǔ)償。本發(fā)明還提供一種影像量測(cè)方法。
【IPC分類】B23Q17-24
【公開號(hào)】CN104551865
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310487898
【發(fā)明人】張旨光, 吳新元
【申請(qǐng)人】鴻富錦精密工業(yè)（深圳）有限公司, 鴻海精密工業(yè)股份有限公司
【公開日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2013年10月17日
【公告號(hào)】US20150112470