專利名稱：基于圖像技術的數控加工二次裝夾偏差測量儀及方法
技術領域：
本發明涉及一種數控加工二次裝夾偏差測量的裝置，具體涉及一種基于圖像技術的數控加工二次裝夾偏差測量儀及安裝和測量方法。
背景技術：
大型汽車覆蓋模具在實際加工中，通常需要進行熱處理，熱處理時夾具與工件不分離， 這樣再次將夾具及工件安裝在機床工作臺上時在X、Y軸上會產生定位偏差，所以消除工件二次裝夾產生的偏差是提高模具質量的重點問題。目前，國內主要采用人工測量消除定位偏差的方法，有尋邊器對刀法和千分表對刀法等。尋邊器對刀法是一種有效的方法，但要求工件必須為良導體，且換刀后需重新對零，若零點被加工掉則需要進行間接對刀，效率和精度就會隨之大幅下降；千分表對刀法是對定位銷進行分別取點測量，并通過測量出的數據來計算并調整起刀點的位置，來完成對刀、并加工，現有這種方法估測的偏差值誤差很大， 且工作量較大、耗費工時較多，工作效率偏低，對操作者技術水平要求也很高，比較落后。
發明內容
本發明的目的是提供一種消除了大型模具、航空航天典型零件葉輪及復雜形面零件加工中二次裝夾偏差對模具加工精度影響，利用圖像處理的方法，提出更為快速、精確的對刀方法，設計出二次裝夾偏差測量儀，從而提高零件的加工精度和加工效率。上述的目的通過以下的技術方案實現
一種基于圖像技術的數控加工二次裝夾偏差測量儀的安裝方法，測量儀分兩部分第一部分由攝像頭和數字信號處理器DSP組成，第二部分為拍攝對象，拍攝對象采用專門制作的專用測量標靶，其中專用測量標靶的基座材料為45鋼，上表面安裝有紅色發光二極管 LED燈管；刻線層為透明鋼化玻璃，上表面涂有黑色遮光涂層，并將涂層刻掉一個精確的刻線用于拍攝、測量，紅色矩形框尺寸為10. OOmmX 10. OOmm ；刻線層上安裝有X、Y向水平尺各一個。一種基于圖像技術的數控加工二次裝夾偏差測量儀的測量方法，具體測量方法如下
第一次安裝夾具、工件后，將攝像頭通過與機床主軸相配的工具系統安裝在主軸上，保證攝像頭與刀桿有較高的同軸度；操作機床將攝像頭移動到加工程序原點，即專用測量標靶的正上方，調整ζ軸坐標為H，記錄Χ、Υ軸坐標，進行拍攝；運用下文所述圖像處理方法處理所拍攝的圖像，同時進行系統標定，測量計算出十字中心距圖像中心的實際偏差值，將偏差值輸入機床系統，調整主軸上攝像頭的位置；第一次安裝夾具、工件后，根據第一次拍攝時記錄的坐標值調整攝像頭至指定位置，繼續進行拍攝。運用數字信號處理器DSP對所拍攝圖像進行處理；采用線性濾波去除圖像中的噪聲干擾，對圖像進行閾值分割，將其轉化為二值圖像；采用哈夫Hough變化法對圖像進行邊緣檢測，經過邊緣檢測和二值化處理后的圖像邊緣相對較厚，因此還需對邊緣進行細化處理，這里采用坎尼Carmy細化算法，分別提取十字記號中心點在X、Y軸上的坐標值， 記錄顯示的坐標值(a，b)，設拍攝圖像尺寸為CXD，單位為像素，經過計算得出偏差像素值ih MA為(a-C，b-D);通過標定的計算公式e q= I計算出實際距離偏差值為
(δχ, Ay)S-Caix Nη
(-C^--C),-φ-Uj )； ηη
將測量值通過無線信號傳給接收裝置，由接收裝置將測量出的二次裝夾偏差傳輸給機床系統，并修正加工程序，再更換成刀具繼續加工工件。—種基于圖像技術的數控加工二次裝夾偏差測量儀，其組成包括床體，所述的床體上裝有固定柄，所述的固定柄連接攝像頭和圖像處理器DSP，所述的床體具有工作臺，所述的工作臺上安裝有工件夾具體，所述的工件夾具體上放置專用測量銷，所述的專用測量標靶上表面安裝有X、Y向水平尺各一個。所述的基于圖像技術的數控加工二次裝夾偏差測量儀，所述的專用測量標靶包括基座，所述的基座上表面裝有紅色發光二極管LED燈管和刻線層，所述的刻線層表面涂有遮光涂層。有益效果
1.本發明消除了大型模具、航空航天典型零件葉輪及復雜形面零件加工中二次裝夾偏差對零件加工精度影響，利用圖像處理的方法，提出更為快速、精確的對刀方法，設計出二次裝夾偏差測量儀，從而提高零件的加工精度和加工效率。本發明采用哈夫Hough變化法對圖像進行邊緣檢測，此方法優點是受共線點的間隙和噪聲影響較小，可以推廣到曲線檢測。本發明采用坎尼Carmy細化算法，它的優點可以較好地保持邊緣的連貫性，避免了同一邊緣細化后產生多條邊緣的現象，保證了邊緣擬合的精度。本發明測量儀操作簡單，測量速度快、精度高，能有效地提高零件加工的精度和效率。本發明測量數據自動返回機床，并修正加工，智能化程度高。本發明采用數字圖像處理技術進行二次裝夾偏差測量，與同類產品比較，技術先進、測量方法快速準確。
附圖1是本發明的結構示意圖。附圖2是附圖1中的攝像頭與圖像處理器的結構圖。附圖3是本發明的專用測量銷與水平尺的結構圖。附圖4是附圖3中專用測量銷的結構圖。附圖5是附圖4中刻線層俯視圖。附圖6是附圖3中水平尺的結構圖。附圖7是本發明的測量流程框圖。
具體實施例方式
實施例1
一種基于圖像技術的數控加工二次裝夾偏差測量儀的安裝方法，測量儀分兩部分第一部分由攝像頭和數字信號處理器DSP組成，第二部分為拍攝對象，拍攝對象采用專門制作的專用測量標靶，其中專用測量標靶的基座材料為45鋼，上表面安裝有紅色發光二極管LED燈管；刻線層為透明鋼化玻璃，上表面涂有黑色遮光涂層，并將涂層刻掉一個精確的刻線用于拍攝、測量，紅色矩形框尺寸為10. OOmmX 10. OOmm ；刻線層上安裝有X、Y向水平尺各一個。實施例2
一種基于圖像技術的數控加工二次裝夾偏差測量儀的測量方法，具體測量方法如下 第一次安裝夾具、工件后，將攝像頭通過與機床主軸相配的工具系統安裝在主軸上，保證攝像頭與刀桿有較高的同軸度；操作機床將攝像頭移動到加工程序原點，即專用測量標靶的正上方，調整Z軸坐標為H，記錄Χ、Υ軸坐標，進行拍攝；運用下文所述圖像處理方法處理所拍攝的圖像，同時進行系統標定，測量計算出十字中心距圖像中心的實際偏差值，將偏差值輸入機床系統，調整主軸上攝像頭的位置；第一次安裝夾具、工件后，根據第一次拍攝時記錄的坐標值調整攝像頭至指定位置，繼續進行拍攝。運用數字信號處理器DSP對所拍攝圖像進行處理；采用線性濾波去除圖像中的噪聲干擾，對圖像進行閾值分割，將其轉化為二值圖像；采用哈夫Hough變化法對圖像進行邊緣檢測，經過邊緣檢測和二值化處理后的圖像邊緣相對較厚，因此還需對邊緣進行細化處理，這里采用坎尼Carmy細化算法，分別提取十字記號中心點在X、Y軸上的坐標值，記錄顯示的坐標值(a，b)，設拍攝圖像尺寸為CXD，單位為像素，經過計算得出偏差像素值
為(a-C，b-D)；通過標定的計算公式計算出實際距離偏差值為；
將測量值通過無線信號傳給接收裝置，由接收裝置將測量出的二次裝夾偏差傳輸給機床系統，并修正加工程序，安裝刀具繼續加工工件。實施例3
一種基于圖像技術的數控加工二次裝夾偏差測量儀，其組成包括床體1，所述的床體 1上裝有固定柄2，所述的固定柄2連接攝像頭3和圖像處理器DSP4，所述的床體1具有工作臺5，所述的工作臺5上放置工件夾具體6，所述的工件夾具體上放置專用測量標靶7，所述的專用測量標靶7上面連接水平尺8。實施例4
實施例3所述的基于圖像技術的數控加工二次裝夾偏差測量儀，所述的用專用測量標靶7包括基座9，所述的基座9上表面裝有紅色發光二極管LED燈管10和刻線層11，所述的刻線層11上涂有遮光涂層12。
權利要求
1.一種基于圖像技術的數控加工二次裝夾偏差測量儀的安裝方法，其特征是測量儀分兩部分第一部分由攝像頭和數字信號處理器DSP組成，第二部分為拍攝對象，拍攝對象采用專門制作的專用測量標靶，其中專用測量標靶的基座材料為45鋼，上表面安裝有紅色發光二極管LED燈管；刻線層為透明鋼化玻璃，上表面涂有黑色遮光涂層，并將涂層刻掉一個精確的刻線用于拍攝、測量，紅色矩形框尺寸為10. OOmmX 10. OOmm ；刻線層上安裝有 X、Y向水平尺各一個。
2.一種基于圖像技術的數控加工二次裝夾偏差測量儀的測量方法，其特征是具體測量方法如下第一次安裝夾具、工件后，將攝像頭通過與機床主軸相配的工具系統安裝在主軸上，保證攝像頭與刀桿有較高的同軸度；操作機床將攝像頭移動到加工程序原點，即專用測量標靶的正上方，調整Z軸坐標為H，記錄Χ、Υ軸坐標，進行拍攝；運用下文所述圖像處理方法處理所拍攝的圖像，同時進行系統標定，測量計算出十字中心距圖像中心的實際偏差值，將偏差值輸入機床系統，調整主軸上攝像頭的位置；第一次安裝夾具、工件后，根據第一次拍攝時記錄的坐標值調整攝像頭至指定位置，繼續進行拍攝；運用數字信號處理器DSP對所拍攝圖像進行處理；采用線性濾波去除圖像中的噪聲干擾，對圖像進行閾值分割，將其轉化為二值圖像；采用哈夫Hough變化法對圖像進行邊緣檢測，經過邊緣檢測和二值化處理后的圖像邊緣相對較厚，因此還需對邊緣進行細化處理，這里采用坎尼Carmy細化算法，分別提取十字記號中心點在X、Y軸上的坐標值，記錄顯示的坐標值(a，b)，設拍攝圖像尺寸為CXD，單位為像素，經過計算得出偏差像素值Urh、為(a-C，b-D);通過標定的計算公式
3.一種基于圖像技術的數控加工二次裝夾偏差測量儀，其組成包括床體，其特征是 所述的床體上裝有固定柄，所述的固定柄連接攝像頭和圖像處理器DSP，所述的床體具有工作臺，所述的工作臺上安裝有工件夾具體，所述的工件夾具體上放置專用測量銷，所述的專用測量標靶上表面安裝有X、Y向水平尺各一個。
4.根據權利要求3所述的基于圖像技術的數控加工二次裝夾偏差測量儀，其特征是 所述的專用測量標靶包括基座，所述的基座上表面裝有紅色發光二極管LED燈管和刻線層，所述的刻線層表面涂有遮光涂層。
全文摘要
基于圖像技術的數控加工二次裝夾偏差測量儀及方法。大型汽車覆蓋模具在實際加工中，通常需要進行熱處理，熱處理時夾具與工件不分離，這樣再次將夾具及工件安裝在機床工作臺上時在X、Y軸上會產生定位偏差。本發明的測量儀分兩部分第一部分由攝像頭和數字信號處理器DSP組成，第二部分為拍攝對象，拍攝對象采用專門制作的專用測量標靶，其中專用測量標靶的基座材料為45鋼，上表面安裝有紅色發光二極管LED燈管；刻線層為透明鋼化玻璃，上表面涂有黑色遮光涂層，并將涂層刻掉一個精確的刻線用于拍攝、測量，紅色矩形框尺寸為10.00mm×10.00mm；刻線層上安裝有X、Y向水平尺各一個。本發明用于數控加工二次裝夾偏差測量。
文檔編號G01B11/00GK102179726SQ20111007234
公開日2011年9月14日 申請日期2011年3月24日 優先權日2011年3月24日
發明者劉獻禮, 劉雪松, 宋笑然, 張輝, 楊華為, 王義文 申請人:哈爾濱理工大學