[發明專利]一種機床視覺定位方法及系統、機床

有效

• 申請號: 201710208581.1
• 申請日: 2017-03-31
• 公開（公告）號: CN107942949B
• 公開（公告）日: 2019-01-25
• 發明（設計）人: 朱志浩;陳閣;周揚
• 申請（專利權）人: 沈機（上海）智能系統研發設計有限公司
• 主分類號: G05B19/4097
• 分類號: G05B19/4097
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 徐秋平

本發明提供一種機床視覺定位方法及系統、機床，包括對CAD文件中定位目標的邊緣特征曲線進行采樣，獲取定位目標的匹配模板點；利用工業相機采集所述定位目標的圖像，獲取所采集的定位目標圖像的邊緣圖像；匹配所述邊緣圖像和所述匹配模板點，獲取匹配度最優時所述匹配模板點的匹配參數；獲取工業相機的標定參數；基于所述標定參數和所述匹配參數確定所述定位目標的加工零點。本發明的機床視覺定位方法及系統、機床以CAD繪制的形狀作為邊緣定位的特征，能夠實現非工裝定位的工件的自動定位，得到加工零點并測量出定位目標的實際尺寸，從而提高工件的定位效率和加工效率。

技術領域

本發明涉及一種數控機床的技術領域，特別是涉及一種機床視覺定位方法及系統、機床。

背景技術

現有技術中，視覺定位基本包括以下兩種方式：

(1)基于圖像灰度模板匹配的視覺定位

具體地，基于圖像灰度模板匹配的視覺定位方式首先需要設置一個目標圖像的模板，通常為實際環境下對目標拍照所獲取的截圖；然后在即時拍攝的圖像中匹配這一模板的位置，從而計算出目標的即時位置以完成定位。該方式由于實現簡單，在實際應用中比較常見。但是其要求光照環境穩定，且目標變動的范圍小。否則當即時拍攝的圖像與模板有較大差異時，將導致無法定位，并且這種方式只能獲得目標相對位置的變化。

(2)基于邊緣線的定位

具體地，基于邊緣線的視覺定位方式要求定位目標有明確的邊緣特征，只需要保證目標在圖像中的邊緣清晰可見就能完成目標定位。因此這種方式受光照變化和大范圍位置變化的影響小。但是，目前基于邊緣特征的視覺定位多以直線、圓來定位目標，在定位前需人為地指定由哪些直線、圓在怎樣的范圍內以怎樣的方式計算出目標位置，需要專業人員來制定定位規則，導致使用不靈活，不適于廣泛推廣使用。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種機床視覺定位方法及系統、機床，以CAD繪制的形狀作為邊緣定位的特征，能夠實現非工裝定位的工件的自動定位，得到加工零點并測量出定位目標的實際尺寸，從而提高工件的定位效率和加工效率。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種機床視覺定位方法，包括以下步驟：對CAD文件中定位目標的邊緣特征曲線進行采樣，獲取定位目標的匹配模板點；利用工業相機采集所述定位目標的圖像，獲取所采集的定位目標圖像的邊緣圖像；匹配所述邊緣圖像和所述匹配模板點，獲取匹配度最優時所述匹配模板點的匹配參數；所述匹配參數包括所述邊緣圖像和所述匹配模板點匹配時匹配模板點相對于所述邊緣圖像的位置、旋轉角度和縮放大小；獲取所述工業相機的標定參數；所述標定參數包括圖像中相鄰兩像素對應的實際長度、工業相機中心光軸相對刀尖點的偏移量和工業相機安裝角度；基于所述標定參數和所述匹配參數確定所述定位目標的加工零點。

于本發明一實施例中，利用工業相機采集所述定位目標的圖像包括以下步驟：

將所述定位目標移動至所述工業相機的視野范圍內；

調整所述工業相機下方的遠心鏡頭至工件表面的距離為設定值；

通過所述工業相機采集所述定位目標的圖像。

于本發明一實施例中，匹配所述邊緣圖像和所述匹配模板點包括以下步驟：

獲取匹配模板點處的灰度梯度方向到所述邊緣圖像y軸正方向的角度信息；

獲取所述邊緣圖像的邊緣點上切線與所述邊緣圖像x軸正方向之間的角度信息；

將所述匹配模板點在所述邊緣圖像上移動，計算所有匹配模板點到所述邊緣圖像的平均距離，選取平均距離最小時各個匹配模板點相對于所述邊緣圖像的位置、旋轉角度和縮放大小作為所述匹配參數。