定位裝置精度補(bǔ)償系統(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)備的精度補(bǔ)償系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] CNC加工設(shè)備是通過定位裝置對產(chǎn)品或物料進(jìn)行定位，隨著使用過程的磨損，定位 裝置的重心（或中心）會發(fā)生偏移，如果不對定位裝置的重心進(jìn)行補(bǔ)償，加工出來的產(chǎn)品會 產(chǎn)生較大超差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 鑒于以上內(nèi)容，有必要提供一種定位裝置精度補(bǔ)償系統(tǒng)及方法，可以對定位裝置 進(jìn)行檢測，將定位裝置的實(shí)際重心坐標(biāo)反饋給CNC加工設(shè)備。
[0004] 本發(fā)明提供一種定位裝置精度補(bǔ)償系統(tǒng)，應(yīng)用于連接CNC加工設(shè)備的計(jì)算裝置， 該CNC加工設(shè)備的主軸上安裝有(XD。該系統(tǒng)包括：圖像處理模塊，用于對C⑶拍攝的定位 裝置的定位部分的二維圖像進(jìn)行二值化處理，確定二值化處理后的二維圖像中的所有輪廓 點(diǎn)的坐標(biāo)；輪廓點(diǎn)過濾模塊，用于從輪廓點(diǎn)中讀取一個第一輪廓點(diǎn)，計(jì)算該第一輪廓點(diǎn)與其 周圍預(yù)設(shè)范圍內(nèi)的其它每個第二輪廓點(diǎn)之間的距離，當(dāng)該第一輪廓點(diǎn)與任意一個第二輪廓 點(diǎn)之間的距離超過預(yù)設(shè)閥值時，確定該第一輪廓點(diǎn)為雜訊點(diǎn)、刪除該雜訊點(diǎn)直至過濾掉所 有的雜訊點(diǎn)；及精度補(bǔ)償模塊，用于計(jì)算余下的所有輪廓點(diǎn)的坐標(biāo)的平均值，以該平均值作 為該定位部分的重心的實(shí)際坐標(biāo)，反饋給CNC加工設(shè)備。
[0005] 本發(fā)明還提供一種定位裝置精度補(bǔ)償方法，應(yīng)用于連接CNC加工設(shè)備的計(jì)算裝 置，該CNC加工設(shè)備的主軸上安裝有CCD。該方法包括：(A)對CCD拍攝的定位裝置的定位 部分的二維圖像進(jìn)行二值化處理，確定二值化處理后的二維圖像中的所有輪廓點(diǎn)的坐標(biāo)； (B)從輪廓點(diǎn)中讀取一個第一輪廓點(diǎn)，計(jì)算該第一輪廓點(diǎn)與其周圍預(yù)設(shè)范圍內(nèi)的其它每個 第二輪廓點(diǎn)之間的距離，當(dāng)該第一輪廓點(diǎn)與任意一個第二輪廓點(diǎn)之間的距離超過預(yù)設(shè)閥值 時，確定該第一輪廓點(diǎn)為雜訊點(diǎn)、刪除該雜訊點(diǎn)直至過濾掉所有的雜訊點(diǎn)；及（C)計(jì)算余下 的所有輪廓點(diǎn)的坐標(biāo)的平均值，以該平均值作為該定位部分的重心的實(shí)際坐標(biāo)，反饋給CNC 加工設(shè)備。
[0006] 相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供的定位裝置精度補(bǔ)償系統(tǒng)及方法，可以對定位裝置 進(jìn)行檢測，將定位裝置的實(shí)際重心坐標(biāo)反饋給CNC加工設(shè)備。
【附圖說明】
[0007] 圖1是本發(fā)明定位裝置精度補(bǔ)償系統(tǒng)較佳實(shí)施例的應(yīng)用環(huán)境圖。
[0008] 圖2是本發(fā)明定位裝置精度補(bǔ)償方法較佳實(shí)施例的流程圖。
[0009] 圖3是利用C⑶采集定位裝置的定位部位的圖像的示意圖。
[0010] 主要元件符號說明
[0011]
[0012]
[0013] 如下【具體實(shí)施方式】將結(jié)合上述附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 參閱圖1所示，是本發(fā)明定位裝置精度補(bǔ)償系統(tǒng)10較佳實(shí)施例的應(yīng)用環(huán)境圖。在本 實(shí)施例中，該定位裝置精度補(bǔ)償系統(tǒng)10應(yīng)用于計(jì)算裝置1，該計(jì)算裝置1連接CNC加工設(shè)備2。 在其他實(shí)施例中，計(jì)算裝置1也可以整合在CNC加工設(shè)備2之內(nèi)。計(jì)算裝置1還包括存儲器 20、處理器30及顯示設(shè)備40。CNC加工設(shè)備2包括夾持治具21、定位裝置22及電荷耦合元件 (ChargeCoupleDevice，CCD) 23,以及其它圖中未示出的部件，例如光柵尺、工作平臺，等等。
[0015] 夾持治具21固定定位裝置22。固定后的定位裝置22應(yīng)當(dāng)與工作平臺保持平行。
[0016] (XD23安裝在CNC加工設(shè)備的主軸（即機(jī)臺Z軸）上。安裝時保證(XD23的成像 平面的軸線與CNC加工設(shè)備2的加工平面垂直，垂直度需要滿足一定精度要求(例如小于 0. 1mm)。（XD23的成像平面可以理解為與工作平臺平行的一個平面，CNC加工設(shè)備2的加工 平面可以理解為與工作平臺垂直的一個平面。
[0017] 在本實(shí)施例中，（XD23采集定位裝置22的定位部分的二維圖像，定位裝置精度補(bǔ) 償系統(tǒng)10對該二維圖像進(jìn)行二值化處理、確定二值化處理后的二維圖像中的所有輪廓點(diǎn) 的坐標(biāo)，過濾掉輪廓點(diǎn)中的雜訊點(diǎn)，計(jì)算余下的所有輪廓點(diǎn)的坐標(biāo)的平均值，以該平均值作 為定位部分的重心的坐標(biāo)，反饋給CNC加工設(shè)備2。
[0018] 參閱圖1所示，該定位裝置精度補(bǔ)償系統(tǒng)10包括圖像處理模塊11、輪廓點(diǎn)過濾模 塊12及精度補(bǔ)償模塊13。模塊11-13包括計(jì)算機(jī)程序化指令，這些計(jì)算機(jī)程序化指令存儲 在存儲器20。處理器30執(zhí)行這些計(jì)算機(jī)程序化指令，提供定位裝置精度補(bǔ)償系統(tǒng)10的上 述功能。存儲器20還存儲有CNC加工設(shè)備2的其它信息，例如定位裝置22的每個定位部 分的理論坐標(biāo)。模塊11-13的具體功能請參閱下文關(guān)于圖2的介紹。
[0019] 參閱圖2所示，是本發(fā)明定位裝置精度補(bǔ)償方法較佳實(shí)施例的流程圖。
[0020] 步驟S10,圖像處理模塊11對(XD23拍攝的定位裝置22的定位部分的二維圖像進(jìn) 行二值化處理，確定二值化處理后的二維圖像中的所有輪廓點(diǎn)的坐標(biāo)。如圖3所示，定位裝 置22包括兩個定位部分221及222,（XD23對定位部分221進(jìn)行拍攝，得到一張二維圖像。 圖像處理模塊11對該二維圖像進(jìn)行二值化處理。
[0021] 二值化處理后，圖像中的每個像素點(diǎn)的灰度值在0?255之間，灰度值越大，像素 點(diǎn)的顏色越深。當(dāng)像素點(diǎn)灰度值大于預(yù)設(shè)值(例如155)時，該像素點(diǎn)在圖像中呈黑色。否 貝U，該像素點(diǎn)在圖像中呈白色。根據(jù)圖像中像素值的變化（白到黑或黑到白）可以確定圖 像中的輪廓點(diǎn)。所有輪廓點(diǎn)組成一個點(diǎn)云。圖像處理模塊11將圖像中的所有輪廓點(diǎn)存儲 至一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(例如隊(duì)列)，并將該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲至存儲器20。
[0022] 步驟S20,輪廓點(diǎn)過濾模塊12讀取任意一個輪廓點(diǎn)（記該讀取的輪廓點(diǎn)為第一輪 廓點(diǎn)）。
[0023] 步驟S30,輪廓點(diǎn)過濾模塊12計(jì)算該第一輪廓點(diǎn)與其周圍預(yù)設(shè)范圍內(nèi)的其它每個 輪廓點(diǎn)（記為第二輪廓點(diǎn)）之間的距離。例如，該預(yù)設(shè)范圍可以設(shè)置為該以該第一輪廓點(diǎn)為 中心的一個區(qū)域。例如，在輪廓點(diǎn)組成的點(diǎn)云中，在該第一輪廓點(diǎn)上、下、左、右方分別讀取 預(yù)設(shè)數(shù)量(例如3個）的第二輪廓點(diǎn)。
[0024] 步驟S40,輪廓點(diǎn)過濾模塊12判斷該第一輪廓點(diǎn)與某個第二輪廓點(diǎn)之間的距離是 否超過預(yù)設(shè)閥值。若該第一輪廓點(diǎn)與某個第二輪廓點(diǎn)之間的距離超過預(yù)設(shè)閥值，則表明該 第一輪廓點(diǎn)為雜訊點(diǎn)，執(zhí)行步驟S50,輪廓點(diǎn)過濾模塊12刪除該輪廓點(diǎn)(從所述點(diǎn)云及所述 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中刪除該第一輪廓點(diǎn)）。若該第一輪廓點(diǎn)與任意一個第二輪廓點(diǎn)之間的距離都未 超過預(yù)設(shè)閥值，則表明該第一輪廓點(diǎn)不為雜訊點(diǎn)，執(zhí)行步驟S60。
[0025] 步驟S60,輪廓點(diǎn)過濾模塊12判斷余下的輪廓點(diǎn)是否還有輪廓點(diǎn)未被讀取作為第 一輪廓點(diǎn)。如果判斷結(jié)果為"是"，則返回步驟S20,直到過濾掉二維圖像中的所有雜訊點(diǎn)， 執(zhí)行步驟S70。
[0026] 步驟S70,精度補(bǔ)償模塊13計(jì)算余下的所有輪廓點(diǎn)的坐標(biāo)的平均值，以該平均值 作為定位部分的重心的實(shí)際坐標(biāo)，反饋給CNC加工設(shè)備2。精度補(bǔ)償模塊13還可以計(jì)算定 位部分的重心的實(shí)際坐標(biāo)與存儲器20存儲的定位部分的重心的理論坐標(biāo)的差值，當(dāng)該差 值超過允許的公差范圍時，發(fā)出警示(例如在顯示設(shè)備40上彈出對話框)提醒用戶定位裝置 22磨損較為嚴(yán)重。
[0027] 最后所應(yīng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參 照以上較佳實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本 發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種定位裝置精度補(bǔ)償方法，應(yīng)用于連接CNC加工設(shè)備的計(jì)算裝置，該CNC加工設(shè)備 的主軸上安裝有CCD，其特征在于，該方法包括 ： 圖像處理步驟：對CCD拍攝的定位裝置的定位部分的二維圖像進(jìn)行二值化處理，確定 二值化處理后的二維圖像中的所有輪廓點(diǎn)的坐標(biāo)； 輪廓點(diǎn)過濾步驟：從輪廓點(diǎn)中讀取一個第一輪廓點(diǎn)，計(jì)算該第一輪廓點(diǎn)與其周圍預(yù)設(shè) 范圍內(nèi)的其它每個第二輪廓點(diǎn)之間的距離，當(dāng)該第一輪廓點(diǎn)與任意一個第二輪廓點(diǎn)之間的 距離超過預(yù)設(shè)閥值時，確定該第一輪廓點(diǎn)為雜訊點(diǎn)、刪除該雜訊點(diǎn)直至過濾掉所有的雜訊 點(diǎn)；及 精度補(bǔ)償步驟：計(jì)算余下的所有輪廓點(diǎn)的坐標(biāo)的平均值，以該平均值作為該定位部分 的重心的實(shí)際坐標(biāo)，反饋給CNC加工設(shè)備。
2. 如權(quán)利要求1所述的定位裝置精度補(bǔ)償方法，其特征在于，該方法還包括：計(jì)算該定 位部分的重心的實(shí)際坐標(biāo)與該定位部分的重心的理論坐標(biāo)的差值，當(dāng)該差值超過允許的公 差范圍時，發(fā)出警示提醒用戶。
3. 如權(quán)利要求1所述的定位裝置精度補(bǔ)償方法，其特征在于，該定位裝置通過夾持治 具固定，固定后的該定位裝置與CNC加工設(shè)備的工作平臺平行。
4. 一種定位裝置精度補(bǔ)償系統(tǒng)，應(yīng)用于連接CNC加工設(shè)備的計(jì)算裝置，該CNC加工設(shè)備 的主軸上安裝有CCD，其特征在于，該系統(tǒng)包括 ： 圖像處理模塊，用于對C⑶拍攝的定位裝置的定位部分的二維圖像進(jìn)行二值化處理， 確定二值化處理后的二維圖像中的所有輪廓點(diǎn)的坐標(biāo)； 輪廓點(diǎn)過濾模塊，用于從輪廓點(diǎn)中讀取一個第一輪廓點(diǎn)，計(jì)算該第一輪廓點(diǎn)與其周圍 預(yù)設(shè)范圍內(nèi)的其它每個第二輪廓點(diǎn)之間的距離，當(dāng)該第一輪廓點(diǎn)與任意一個第二輪廓點(diǎn)之 間的距離超過預(yù)設(shè)閥值時，確定該第一輪廓點(diǎn)為雜訊點(diǎn)、刪除該雜訊點(diǎn)直至過濾掉所有的 雜訊點(diǎn)；及 精度補(bǔ)償模塊，用于計(jì)算余下的所有輪廓點(diǎn)的坐標(biāo)的平均值，以該平均值作為該定位 部分的重心的實(shí)際坐標(biāo)，反饋給CNC加工設(shè)備。
5. 如權(quán)利要求4所述的定位裝置精度補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于，該精度補(bǔ)償模塊還用于 計(jì)算該定位部分的重心的實(shí)際坐標(biāo)與該定位部分的重心的理論坐標(biāo)的差值，當(dāng)該差值超過 允許的公差范圍時，發(fā)出警示提醒用戶。
6. 如權(quán)利要求4所述的定位裝置精度補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于，該定位裝置通過夾持治 具固定，固定后的該定位裝置與CNC加工設(shè)備的工作平臺平行。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種定位裝置精度補(bǔ)償系統(tǒng)，應(yīng)用于連接CNC加工設(shè)備的計(jì)算裝置，該CNC加工設(shè)備的主軸上安裝有CCD。該系統(tǒng)對CCD拍攝的定位裝置的定位部分的二維圖像進(jìn)行二值化處理，確定二值化處理后的二維圖像中的所有輪廓點(diǎn)的坐標(biāo)，過濾掉輪廓點(diǎn)中的雜訊點(diǎn)，并計(jì)算余下的所有輪廓點(diǎn)的坐標(biāo)的平均值，以該平均值作為該定位部分的重心的實(shí)際坐標(biāo)，反饋給CNC加工設(shè)備。本發(fā)明提供一種定位裝置精度補(bǔ)償方法。
【IPC分類】G05B19-404
【公開號】CN104570941
【申請?zhí)枴緾N201310516000
【發(fā)明人】張旨光, 吳新元, 楊路
【申請人】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
【申請日】2013年10月28日
【公告號】US20150120037