[發(fā)明專利]一種數(shù)控機械設(shè)備自動對位系統(tǒng)及方法

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• 申請日: 2020-04-27
• 公開（公告）號: CN111612801A
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 岳鵬;盛任;王忠偉;王艷鳳;王海博;曹麗芳;何昕
• 申請（專利權(quán)）人: 黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院
• 主分類號: G06T7/12
• 分類號: G06T7/12;G06T5/00;G06T17/00;G05B19/19
• 代理公司: 北京國坤專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11491
• 代理人: 趙紅霞

1.一種數(shù)控機械設(shè)備自動對位方法，其特征在于，所述數(shù)控機械設(shè)備自動對位方法，包括：

步驟一，參數(shù)配置模塊通過外部輸入設(shè)備對待加工工件的位置坐標進行輸入設(shè)定；

步驟二，紅外線定位模塊通過紅外線信號發(fā)射器和紅外線信號接收器對對位組件的位置進行定位；圖像采集模塊通過CCD工業(yè)相機對待加工工件的圖像進行采集；

步驟三，根據(jù)采集的圖像信息，預(yù)處理模塊對采集的待加工工件的圖像進行灰度化處理、二值化處理和圖像平滑處理；圖像對比模塊通過圖像處理軟件對預(yù)處理后的圖像與預(yù)設(shè)的工件圖像進行對比；

步驟四，根據(jù)圖像處理分析結(jié)果，指令執(zhí)行模塊根據(jù)圖像對比結(jié)果生成控制指令，通過控制指令對加工部件的位置進行調(diào)節(jié)；運行狀態(tài)監(jiān)測模塊通過分布在機械設(shè)備多個位置的不同傳感器對設(shè)備的運行狀態(tài)進行監(jiān)測，并將監(jiān)測結(jié)果傳遞到主控模塊進行數(shù)據(jù)處理分析；運行狀態(tài)監(jiān)測模塊包括：數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)存儲單元、模型構(gòu)建單元和狀態(tài)輸出單元；

步驟五，根據(jù)監(jiān)測分析的結(jié)果，運動控制模塊通過多個運動電機對待加工部件的位置進行調(diào)整控制；

所述步驟二中，紅外線定位模塊對定位組件進行定位的的過程為：

利用紅外線獲取圖像信息，利用圖像像素灰度對定位組件圖像進行描述；通過搜索模板，并進行模板匹配；

模板匹配完成后，對相關(guān)匹配進行計算，確定相關(guān)峰值位置，輸出相應(yīng)的定位結(jié)果；

在輸出相應(yīng)定位結(jié)果后，計算相對應(yīng)的置信度，抽取模板圖集，對相互匹配的模板進行更換，重復(fù)上述操作；

所述步驟三中，預(yù)處理模塊對采集的待加工工件的圖像進行二值化處理過程為：

將待加工工件的圖像確定圖像的直方圖，將直方圖中的像素點數(shù)量除以總的像素點；

在直方圖中確定一定范圍的灰度值，在一定范圍內(nèi)部的灰度值，對像素進行統(tǒng)計；確定在一定范圍內(nèi)部的灰度值占待加工工件的圖像比例，對前景像素的和背景平均灰度進行統(tǒng)計；

統(tǒng)計完成后，對前景和背景之間的方差，將方差最大值對應(yīng)的像素點作為待加工工件圖像的閾值。

2.如權(quán)利要求1所述的數(shù)控機械設(shè)備自動對位方法，其特征在于，所述步驟三中，預(yù)處理模塊對采集的待加工工件的圖像進行灰度化處理過程為：

獲取待加工工件的圖像的尺寸，并對待加工工件圖像進行緩存，初始化處理；

選擇合適的模板，確定模板中各元素的權(quán)值；根據(jù)模板中各元素的權(quán)值，對待加工工件的圖像中的像素點進行矯正；

利用確定的模板對所有的圖像的像素點進行處理。

3.如權(quán)利要求1所述的數(shù)控機械設(shè)備自動對位方法，其特征在于，所述步驟三中，圖像對比模塊通過圖像處理軟件對預(yù)處理后的圖像與預(yù)設(shè)的工件圖像進行對比，提取圖像特征的過程為：

對預(yù)處理后的圖像化為灰度圖像，對圖像中相鄰像素的灰度差值；

其中，對于非邊緣像素，計算該像素點與一定范圍領(lǐng)域中的像素點之間的灰度差值；

對于邊緣像素，鄰域個數(shù)隨位置的不同而不同；

根據(jù)灰度差值，建立相應(yīng)的灰度差值直方圖，并切除特征向量。

4.如權(quán)利要求1所述的數(shù)控機械設(shè)備自動對位方法，其特征在于，所述步驟四中，運行狀態(tài)監(jiān)測模塊對分布在機械設(shè)備多個位置的不同傳感器采集的數(shù)據(jù)進行融合方法，包括：

多個傳感器中的每個傳感器進行貝葉斯估計，使各個單獨物體的關(guān)聯(lián)概率分布合成一個聯(lián)合的后驗的概率分布函數(shù)；

根據(jù)聯(lián)合分布函數(shù)中的似然函數(shù)，對多個傳感器檢測的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)融合。

5.如權(quán)利要求1所述的數(shù)控機械設(shè)備自動對位方法，其特征在于，所述步驟四中，運行狀態(tài)監(jiān)測模塊中的數(shù)據(jù)存儲單元對圖像進行分類的過程為：

將整個系統(tǒng)處理完成的圖像，利用數(shù)據(jù)提取函數(shù)從二進制數(shù)據(jù)庫中讀取多波段數(shù)據(jù)；

根據(jù)讀取的多波段數(shù)據(jù)，利用重塑函數(shù)，重置圖像的行數(shù)列數(shù)；

重置圖像完成后，查找各個類別對應(yīng)的樣本；選擇初始分類聚類中心根據(jù)最小距離原則分類，對相關(guān)的圖像進行分類，并輸出圖像分類結(jié)果。