專利名稱：一種基于機(jī)器視覺的二維定位裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)，特別是一種基于機(jī)器視覺的二維定位裝置。
背景技術(shù)：
機(jī)器視覺采用計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)，識(shí)別對(duì)象的幾何形狀，并根據(jù)對(duì)象的 幾何特征及象素的比例關(guān)系計(jì)算對(duì)象的形狀尺寸及位置坐標(biāo)。數(shù)控機(jī)床加工時(shí) 需要確定工件在機(jī)床坐標(biāo)系中的位置，目前的方法是人工對(duì)刀，這種方法效率 低、對(duì)操作人員的技術(shù)水平與工作情緒依賴較大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于機(jī)器視覺的二維定位裝置，以克服人工對(duì) 刀方式的不足。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案如下 一種基于機(jī)器視覺的二維定位裝置，包括固 定于機(jī)床上的數(shù)字相機(jī)，與數(shù)字相機(jī)相連的處理器；選定工件上的幾何特征作
定位對(duì)象特征，所述數(shù)字相機(jī)獲取該定位對(duì)象特征的數(shù)字圖像信息并傳送到處 理器，處理器采用圖像的模板匹配算法識(shí)別工件上的定位對(duì)象特征，采用邊緣 檢測(cè)方法計(jì)算所述定位對(duì)象特征在相機(jī)視場(chǎng)中的坐標(biāo)，通過坐標(biāo)變換得到工件 在機(jī)床中的坐標(biāo)。
如附圖1所示。相機(jī)對(duì)準(zhǔn)工件上的定位幾何特征，這些幾何特征可以是圓、
圓弧、直角邊等，拍攝到的數(shù)字圖像送處理器。處理器可以是PC (Personal Computer,個(gè)人計(jì)算機(jī))或IPC (Industrial Personal Computer,工業(yè)個(gè)人計(jì)算 機(jī))或嵌入式系統(tǒng)。處理軟件識(shí)別、計(jì)算對(duì)象的幾何尺寸及位置坐標(biāo)，并換算 成工件坐標(biāo)系原點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值送機(jī)床控制器。
坐標(biāo)變換方式如附圖2所示。處理軟件將數(shù)字圖像與事前存C:的幾何特征
模板進(jìn)行匹配，以識(shí)別定位對(duì)象；根據(jù)數(shù)字圖像的比例屬性及邊緣檢測(cè)算法，
求得定位幾何特征在視場(chǎng)中的矢量坐標(biāo)e，相機(jī)在機(jī)床坐標(biāo)系中的矢量坐標(biāo)》
由處理器從數(shù)控機(jī)床的當(dāng)前坐標(biāo)中讀取，則工件上定位幾何特征坐標(biāo)矢量為 i = f + 5
由此可以確定工件在機(jī)床坐標(biāo)系中的位置。 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)
(1) 提高了數(shù)控機(jī)床的定位效率。 當(dāng)采用基于機(jī)器視覺的二維定位裝置定位時(shí)，工作效率大為提高。
(2) 定位精度不受人為因素干擾。 基于機(jī)器視覺的二維定位裝置定位重復(fù)性好，定位過程由計(jì)算機(jī)完成，不
受人為因素如操作人員技術(shù)水平和工作時(shí)的情緒干擾。


圖l是本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)框圖2是坐標(biāo)變換示意圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，鏡頭和相機(jī)固聯(lián)在數(shù)控機(jī)床上，相機(jī)通過通信接口與處理器 相聯(lián)。工件上的定位對(duì)象特征事先選定， 一般選用圓、直角邊等，其數(shù)字像片 作為模板預(yù)存于處理器中。機(jī)床按預(yù)定位置移動(dòng)相機(jī)到定位對(duì)象特征上方，處 理器指令相機(jī)拍照，并讀取數(shù)字像片。處理器中的控制程序?qū)?shù)字像片與模板 進(jìn)行匹配，識(shí)別出數(shù)字像片中的定位對(duì)象特征，然后采用邊緣檢測(cè)方法，計(jì)算 出該特征在數(shù)字像片中的坐標(biāo)。圖2所示的定位對(duì)象特征是一個(gè)圓，邊緣檢測(cè) 方法可以計(jì)算出該圓在數(shù)字像片中的圓心坐標(biāo)，再根據(jù)像素與實(shí)物的比例關(guān)
系，即可推算出該圓心在相機(jī)視場(chǎng)中的坐標(biāo)。圖2所示的相機(jī)視場(chǎng)坐標(biāo)原點(diǎn)定 義在其左上角，圓心坐標(biāo)以矢量表示為(？，相機(jī)和機(jī)床是固聯(lián)的，相機(jī)視場(chǎng)左 上角(原點(diǎn))在機(jī)床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)可以從數(shù)控系統(tǒng)的當(dāng)前位置讀取，設(shè)讀數(shù) 為》，則該圓心在數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)為
將該坐標(biāo)2換算成工件坐標(biāo)系的原點(diǎn)，傳送到數(shù)控系統(tǒng)，即可完成自動(dòng)對(duì) 刀過程。
權(quán)利要求
1、一種基于機(jī)器視覺的二維定位裝置，其特征在于包括固聯(lián)于機(jī)床上的數(shù)字相機(jī)，與數(shù)字相機(jī)相連的處理器；選定工件上的幾何特征作定位對(duì)象特征，所述數(shù)字相機(jī)獲取該定位對(duì)象特征的數(shù)字圖像信息并傳送到處理器，處理器采用圖像的模板匹配算法識(shí)別工件上的定位對(duì)象特征，采用邊緣檢測(cè)算法計(jì)算所述定位對(duì)象特征在相機(jī)視場(chǎng)中的坐標(biāo)，通過坐標(biāo)變換得到工件在機(jī)床中的坐標(biāo)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于選擇加工對(duì)象的邊、孔或圓 弧輪廓的幾何特征作為定位對(duì)象特征，或在工件上增加上述形狀的定位元件， 用于機(jī)器視覺的識(shí)別和求取工件在機(jī)床中的坐標(biāo)位置。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于工件的機(jī)床坐標(biāo)由相機(jī)在機(jī) 床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)疊加工件上的定位對(duì)象特征在相機(jī)視場(chǎng)中的坐標(biāo)求出。
全文摘要
本發(fā)明提供一種基于機(jī)器視覺的二維定位裝置，它包括固聯(lián)于機(jī)床上的數(shù)字相機(jī)，與數(shù)字相機(jī)相連的處理器；選定工件上的幾何特征作定位對(duì)象特征，所述數(shù)字相機(jī)獲取該定位對(duì)象特征的數(shù)字圖像并傳送到處理器，處理器采用圖像的模板匹配算法識(shí)別工件上的定位對(duì)象特征，采用邊緣檢測(cè)算法計(jì)算所述定位對(duì)象特征在相機(jī)視場(chǎng)中的坐標(biāo)，通過坐標(biāo)變換得到工件在機(jī)床中的坐標(biāo)。這種定位裝置帶有智能，自動(dòng)化程度高，定位精度不受操作人員的技術(shù)水平與情緒影響。本發(fā)明用于數(shù)控加工設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì)刀，以取代人工對(duì)刀過程。
文檔編號(hào)G05B19/19GK101101484SQ20071002951
公開日2008年1月9日 申請(qǐng)日期2007年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月1日
發(fā)明者寧 柳, 王思華 申請(qǐng)人:暨南大學(xué)