[发明专利]工具机加工定位方法及其装置

说明书

技术领域

本发明系关于一种工具机加工定位方法及其装置，尤指一种适用于计算机数值控制(Computer Numerical Control，CNC)工具机上对工件之加工位置进行定位的方法，及执行该方法的装置。

背景技术

以目前工具机的技术领域而言，对于工件之加工位置的定位始终维持传统方式，即以探头对工件的四周量测，以求出工件之中心或特定特征点。

详言之，以一般矩型工件而言，欲求出其中心的加工点，必须以探头量测工件之四周侧壁、及顶壁，亦即量测工件分别于X轴、Y轴、及Z轴上所占之长度距离后，再透过运算求取其工件之中心点。这样的量测方式以最简单的矩型工件而言，就必须进行五次量测。然而，一旦欲加工的工件是复杂、或不规则的形状，或是工件摆放的角度有变化，则就必须进行更多次的量测，相当耗时费工。

而且。对于每个欲进行加工之工件都必须重新量测、定位，非常不利于大量生产。再者，对于小工件的定位，探头量测的方式会变的非常的困难，甚至无法执行。另外，以探头量测的方式，很容易因为使用者操作不甚，而使探头碰撞工件，导致工件或探头毁损。此外，以探头量测的方式非常仰赖操作者的经验及技术，不熟练的操作者容易耗费更多时间，且容易产生量测误差。

发明内容

本发明之主要目的系在提供一种工具机加工定位方法及其装置，俾能自动测量每一个工件的中心坐标，进而快速地对每一个工件进行加工位置的自动定位，可以大幅降低习知工件定位所耗时间，且可显著地提高定位的精准度。

为达成上述目的，本发明一种工具机加工定位方法，其系用于对复数工件的加工位置进行定位，复数工件具有一外观轮廓，且复数工件包括一标准工件、及至少一待加工件，方法包括以下步骤：首先，拍摄标准工件以获得一标准影像，并于标准影像上输入一特征轮廓，特征轮廓系至少局部地对应于复数工件之外观轮廓，标准工件与至少一待加工件之间具有一工件间距。再者，计算标准影像之中心点实际坐标。接着，拍摄至少一待加工件以获得一工件影像，又以特征轮廓对准工件影像上之外观轮廓后，计算工件影像之中心点实际坐标。最后，计算工件影像与标准影像之中心点实际坐标间的差值，并将之加上工件间距，而获得至少一待加工件之一加工坐标数据。

据此，本发明系利用标准影像上所输入之特征轮廓来对应工件影像上的外观轮廓，并计算对应后工件影像的中心点实际坐标。然后，再计算标准影像与工件影像之中心点实际坐标的差值，并加上原本已知二者的工件间距，即可准确得知待加工件之加工坐标数据。换言之，本发明仅需进行拍摄及处理运算步骤，无须机械式的移动量测，便可快速、精准地定位多个待加工件。

其中，本发明所提供的自动定位方法中，关于计算标准影像之中心点实际坐标的步骤中，可先计算标准影像之中心点像素坐标值后，再将之转换为中心点实际坐标。同样地，在计算工件影像之中心点实际坐标的步骤中，可先计算工件影像之中心点像素坐标值后，再将之转换为中心点实际坐标。据此，本发明系可利用影像中之像素作为坐标值，并藉此转换成实际加工尺寸的坐标值。

然而，上述将影像中之像素值来转换成实际加工尺寸，可以透过一尺寸转换比例值来进行。关于尺寸转换比例值，本发明提供以下步骤来获得：首先，拍摄标准工件而获得一第一工件影像；接着，移动标准工件一特定距离后，拍摄标准工件而获得一第二工件影像；最后，计算第一工件影像与第二工件影像之中心点像素坐标值间的差值与特定距离间的比值。其中，工件所移动之特定距离较佳为二个轴向的移动距离。换言之，本发明所提供之方法系利用工件的实际位移量与影像中的像素坐标的位移量间之比值，即可获得上述之尺寸转换比例值。

再者，本发明所提供的自动定位方法中，关于计算标准影像之中心点实际坐标可以包括以下步骤：首先，分割标准影像为复数兴趣域，而标准影像上之每一兴趣域包括有特征轮廓；接着，分别计算每一兴趣域之几何中心像素坐标；最后，计算复数兴趣域上之几何中心像素坐标间之中心点，其即为标准影像之中心点像素坐标值。据此，上述所提之方法可以精准且快速地算出所输入之特征轮廓的中心点像素坐标值。

承上，本发明所提供的自动定位方法中，工件影像可以包括复数比对区，且复数比对区系对应于复数兴趣域，而关于计算工件影像之中心点实际坐标可以包括以下步骤：首先，以标准影像之复数兴趣域上的特征轮廓分别比对工件影像之复数比对区上的外观轮廓；接着，分别计算每一比对区之几何中心像素坐标；最后，计算复数比对区上之几何中心像素坐标间之中心点，其即为中心点像素坐标值。