定位裝置精度補償系統及方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種計算機輔助控制系統及方法，尤其是一種應用于電腦數字控制 (computernumericalcontrol,CNC)加工設備的精度補償系統及方法。
【背景技術】
[0002] CNC加工設備是通過定位裝置對產品或物料進行定位，隨著使用過程的磨損，定位 裝置的重心（或中心）會發生偏移，如果不對定位裝置的重心進行補償，加工出來的產品會 產生較大超差。
【發明內容】
[0003] 鑒于以上內容，有必要提供一種定位裝置精度補償系統及方法，可以對定位裝置 進行檢測，將定位裝置的實際重心坐標反饋給CNC加工設備。
[0004] 本發明提供一種定位裝置精度補償系統，應用于連接CNC加工設備的計算裝置， 該CNC加工設備的主軸上安裝有(XD。該系統包括：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 點的坐標；輪廓點過濾模塊，用于從輪廓點中讀取一個第一輪廓點，計算該第一輪廓點與其 周圍預設范圍內的其它每個第二輪廓點之間的距離，當該第一輪廓點與任意一個第二輪廓 點之間的距離超過預設閥值時，確定該第一輪廓點為雜訊點、刪除該雜訊點直至過濾掉所 有的雜訊點；及精度補償模塊，用于計算余下的所有輪廓點的坐標的平均值，以該平均值作 為該定位部分的重心的實際坐標，反饋給CNC加工設備。
[0005] 本發明還提供一種定位裝置精度補償方法，應用于連接CNC加工設備的計算裝 置，該CNC加工設備的主軸上安裝有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的坐標； (B)從輪廓點中讀取一個第一輪廓點，計算該第一輪廓點與其周圍預設范圍內的其它每個 第二輪廓點之間的距離，當該第一輪廓點與任意一個第二輪廓點之間的距離超過預設閥值 時，確定該第一輪廓點為雜訊點、刪除該雜訊點直至過濾掉所有的雜訊點；及（C)計算余下 的所有輪廓點的坐標的平均值，以該平均值作為該定位部分的重心的實際坐標，反饋給CNC 加工設備。
[0006] 相較于現有技術，本發明提供的定位裝置精度補償系統及方法，可以對定位裝置 進行檢測，將定位裝置的實際重心坐標反饋給CNC加工設備。
【附圖說明】
[0007] 圖1是本發明定位裝置精度補償系統較佳實施例的應用環境圖。
[0008] 圖2是本發明定位裝置精度補償方法較佳實施例的流程圖。
[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【具體實施方式】將結合上述附圖進一步說明本發明。
【具體實施方式】
[0014] 參閱圖1所示，是本發明定位裝置精度補償系統10較佳實施例的應用環境圖。在本 實施例中，該定位裝置精度補償系統10應用于計算裝置1，該計算裝置1連接CNC加工設備2。 在其他實施例中，計算裝置1也可以整合在CNC加工設備2之內。計算裝置1還包括存儲器 20、處理器30及顯示設備40。CNC加工設備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應當與工作平臺保持平行。
[0016] (XD23安裝在CNC加工設備的主軸（即機臺Z軸）上。安裝時保證(XD23的成像 平面的軸線與CNC加工設備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 償系統10對該二維圖像進行二值化處理、確定二值化處理后的二維圖像中的所有輪廓點 的坐標，過濾掉輪廓點中的雜訊點，計算余下的所有輪廓點的坐標的平均值，以該平均值作 為定位部分的重心的坐標，反饋給CNC加工設備2。
[0018] 參閱圖1所示，該定位裝置精度補償系統10包括圖像處理模塊11、輪廓點過濾模 塊12及精度補償模塊13。模塊11-13包括計算機程序化指令，這些計算機程序化指令存儲 在存儲器20。處理器30執行這些計算機程序化指令，提供定位裝置精度補償系統10的上 述功能。存儲器20還存儲有CNC加工設備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。模塊11-13的具體功能請參閱下文關于圖2的介紹。
[0019] 參閱圖2所示，是本發明定位裝置精度補償方法較佳實施例的流程圖。
[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 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的坐標。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對該二維圖像進行二值化處理。
[0021] 二值化處理后，圖像中的每個像素點的灰度值在0?255之間，灰度值越大，像素 點的顏色越深。當像素點灰度值大于預設值(例如155)時，該像素點在圖像中呈黑色。否 貝U，該像素點在圖像中呈白色。根據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。所有輪廓點組成一個點云。圖像處理模塊11將圖像中的所有輪廓點存儲 至一個數據結構(例如隊列)，并將該數據結構存儲至存儲器20。
[0022] 步驟S20,輪廓點過濾模塊12讀取任意一個輪廓點（記該讀取的輪廓點為第一輪 廓點）。
[0023] 步驟S30,輪廓點過濾模塊12計算該第一輪廓點與其周圍預設范圍內的其它每個 輪廓點（記為第二輪廓點）之間的距離。例如，該預設范圍可以設置為該以該第一輪廓點為 中心的一個區域。例如，在輪廓點組成的點云中，在該第一輪廓點上、下、左、右方分別讀取 預設數量(例如3個）的第二輪廓點。
[0024] 步驟S40,輪廓點過濾模塊12判斷該第一輪廓點與某個第二輪廓點之間的距離是 否超過預設閥值。若該第一輪廓點與某個第二輪廓點之間的距離超過預設閥值，則表明該 第一輪廓點為雜訊點，執行步驟S50,輪廓點過濾模塊12刪除該輪廓點(從所述點云及所述 數據結構中刪除該第一輪廓點）。若該第一輪廓點與任意一個第二輪廓點之間的距離都未 超過預設閥值，則表明該第一輪廓點不為雜訊點，執行步驟S60。
[0025] 步驟S60,輪廓點過濾模塊12判斷余下的輪廓點是否還有輪廓點未被讀取作為第 一輪廓點。如果判斷結果為"是"，則返回步驟S20,直到過濾掉二維圖像中的所有雜訊點， 執行步驟S70。
[0026] 步驟S70,精度補償模塊13計算余下的所有輪廓點的坐標的平均值，以該平均值 作為定位部分的重心的實際坐標，反饋給CNC加工設備2。精度補償模塊13還可以計算定 位部分的重心的實際坐標與存儲器20存儲的定位部分的重心的理論坐標的差值，當該差 值超過允許的公差范圍時，發出警示(例如在顯示設備40上彈出對話框)提醒用戶定位裝置 22磨損較為嚴重。
[0027] 最后所應說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，盡管參 照以上較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本 發明的技術方案進行修改或等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和范圍。
【主權項】
1. 一種定位裝置精度補償方法，應用于連接CNC加工設備的計算裝置，該CNC加工設備 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的坐標； 輪廓點過濾步驟：從輪廓點中讀取一個第一輪廓點，計算該第一輪廓點與其周圍預設 范圍內的其它每個第二輪廓點之間的距離，當該第一輪廓點與任意一個第二輪廓點之間的 距離超過預設閥值時，確定該第一輪廓點為雜訊點、刪除該雜訊點直至過濾掉所有的雜訊 點；及 精度補償步驟：計算余下的所有輪廓點的坐標的平均值，以該平均值作為該定位部分 的重心的實際坐標，反饋給CNC加工設備。
2. 如權利要求1所述的定位裝置精度補償方法，其特征在于，該方法還包括：計算該定 位部分的重心的實際坐標與該定位部分的重心的理論坐標的差值，當該差值超過允許的公 差范圍時，發出警示提醒用戶。
3. 如權利要求1所述的定位裝置精度補償方法，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加工設備的工作平臺平行。
4. 一種定位裝置精度補償系統，應用于連接CNC加工設備的計算裝置，該CNC加工設備 的主軸上安裝有CCD，其特征在于，該系統包括 ： 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的坐標； 輪廓點過濾模塊，用于從輪廓點中讀取一個第一輪廓點，計算該第一輪廓點與其周圍 預設范圍內的其它每個第二輪廓點之間的距離，當該第一輪廓點與任意一個第二輪廓點之 間的距離超過預設閥值時，確定該第一輪廓點為雜訊點、刪除該雜訊點直至過濾掉所有的 雜訊點；及 精度補償模塊，用于計算余下的所有輪廓點的坐標的平均值，以該平均值作為該定位 部分的重心的實際坐標，反饋給CNC加工設備。
5. 如權利要求4所述的定位裝置精度補償系統，其特征在于，該精度補償模塊還用于 計算該定位部分的重心的實際坐標與該定位部分的重心的理論坐標的差值，當該差值超過 允許的公差范圍時，發出警示提醒用戶。
6. 如權利要求4所述的定位裝置精度補償系統，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加工設備的工作平臺平行。
【專利摘要】本發明提供一種定位裝置精度補償系統，應用于連接CNC加工設備的計算裝置，該CNC加工設備的主軸上安裝有CCD。該系統對CCD拍攝的定位裝置的定位部分的二維圖像進行二值化處理，確定二值化處理后的二維圖像中的所有輪廓點的坐標，過濾掉輪廓點中的雜訊點，并計算余下的所有輪廓點的坐標的平均值，以該平均值作為該定位部分的重心的實際坐標，反饋給CNC加工設備。本發明提供一種定位裝置精度補償方法。
【IPC分類】G05B19-404
【公開號】CN104570941
【申請號】CN201310516000
【發明人】張旨光, 吳新元, 楊路
【申請人】鴻富錦精密工業（深圳）有限公司, 鴻海精密工業股份有限公司
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2013年10月28日
【公告號】US20150120037