[发明专利]一种机床视觉定位方法及系统、机床

权利要求书

1.一种机床视觉定位方法，其特征在于：包括以下步骤：

对CAD文件中定位目标的边缘特征曲线进行采样，获取定位目标的匹配模板点；

利用工业相机采集所述定位目标的图像，获取所采集的定位目标图像的边缘图像；

匹配所述边缘图像和所述匹配模板点，获取匹配度最优时所述匹配模板点的匹配参数；所述匹配参数包括所述边缘图像和所述匹配模板点匹配时匹配模板点相对于所述边缘图像的位置、旋转角度和缩放大小；

获取所述工业相机的标定参数；所述标定参数包括图像中相邻两像素对应的实际长度、工业相机中心光轴相对刀尖点的偏移量和工业相机安装角度；

基于所述标定参数和所述匹配参数确定所述定位目标的加工零点。

2.根据权利要求1所述的机床视觉定位方法，其特征在于：利用工业相机采集所述定位目标的图像包括以下步骤：

将所述定位目标移动至所述工业相机的视野范围内；

调整所述工业相机下方的远心镜头至工件表面的距离为设定值；

通过所述工业相机采集所述定位目标的图像。

3.根据权利要求1所述的机床视觉定位方法，其特征在于：匹配所述边缘图像和所述匹配模板点包括以下步骤：

获取匹配模板点处的灰度梯度方向到所述边缘图像y轴正方向的角度信息；

获取所述边缘图像的边缘点上切线与所述边缘图像x轴正方向之间的角度信息；

将所述匹配模板点在所述边缘图像上移动，计算所有匹配模板点到所述边缘图像的平均距离，选取平均距离最小时各个匹配模板点相对于所述边缘图像的位置、旋转角度和缩放大小作为所述匹配参数。

4.根据权利要求3所述的机床视觉定位方法，其特征在于：将所述匹配模板点在所述边缘图像上移动时，移动步长由大到小变化，直至变为单个像素步长。

5.根据权利要求4所述的机床视觉定位方法，其特征在于：当所述移动步长为单个像素步长时，以每个匹配模板点到最近边缘点的平均误差向量来修正所述边缘图像和所述匹配模板点匹配时匹配模板点相对于所述边缘图像的位置。

6.根据权利要求1所述的机床视觉定位方法，其特征在于：获取所述工业相机的标定参数包括以下步骤：

获取标定孔所在位置对应的第一机床坐标；所述标定孔为在工件表面与所述定位目标同高度的任意位置上标定的一孔；

获取所述标定孔在所述工业相机的视野范围内的任意两个位置对应的第二机床坐标和第三机床坐标，以及所述任意两个位置对应的所述标定孔的两个图像坐标；所述第二机床坐标和所述第三机床坐标为移动机床工作台使所述标定孔移动到所述任意两个位置时对应的机床坐标；

根据所述第一机床坐标、所述第二机床坐标和所述第三机床坐标，以及所述标定孔的两个图像坐标，计算出图像中相邻两像素对应的实际长度、工业相机中心光轴相对刀尖点的偏移量的粗略值和工业相机安装角度；

重复上述步骤，多次计算所述工业相机中心光轴相对刀尖点的偏移量的粗略值，并将多次计算的工业相机中心光轴相对刀尖点的偏移量的粗略值的均值作为所述工业相机中心光轴相对刀尖点的偏移量的精确值。

7.根据权利要求6所述的机床视觉定位方法，其特征在于：设置所述标定孔时，在所述工件表面粘贴薄膜，在所述薄膜上打一标定孔。

8.根据权利要求1所述的机床视觉定位方法，其特征在于：基于所述标定参数和所述匹配参数确定所述定位目标的加工零点包括以下步骤：

根据边缘图像中相邻两像素对应的实际长度、与所述边缘图像匹配的所述边缘特征曲线在所述定位目标图像中的位置和旋转角度，得到所述定位目标相对于工业相机中心光轴的位置和旋转角度；

根据所述定位目标相对于工业相机中心光轴的位置和旋转角度、工业相机中心光轴相对于刀尖点的偏移量、定位工位坐标和工业相机安装角度计算所述定位目标的绝对位置和旋转角度，即加工零点；所述定位工位坐标是指所述定位目标移动至所述工业相机的视野范围之内时对应的机床坐标。