[发明专利]一种机床视觉定位方法及系统、机床

说明书

本发明提供一种机床视觉定位方法及系统、机床，包括对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；获取工业相机的标定参数；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。本发明的机床视觉定位方法及系统、机床以CAD绘制的形状作为边缘定位的特征，能够实现非工装定位的工件的自动定位，得到加工零点并测量出定位目标的实际尺寸，从而提高工件的定位效率和加工效率。

技术领域

本发明涉及一种数控机床的技术领域，特别是涉及一种机床视觉定位方法及系统、机床。

背景技术

现有技术中，视觉定位基本包括以下两种方式：

(1)基于图像灰度模板匹配的视觉定位

具体地，基于图像灰度模板匹配的视觉定位方式首先需要设置一个目标图像的模板，通常为实际环境下对目标拍照所获取的截图；然后在即时拍摄的图像中匹配这一模板的位置，从而计算出目标的即时位置以完成定位。该方式由于实现简单，在实际应用中比较常见。但是其要求光照环境稳定，且目标变动的范围小。否则当即时拍摄的图像与模板有较大差异时，将导致无法定位，并且这种方式只能获得目标相对位置的变化。

(2)基于边缘线的定位

具体地，基于边缘线的视觉定位方式要求定位目标有明确的边缘特征，只需要保证目标在图像中的边缘清晰可见就能完成目标定位。因此这种方式受光照变化和大范围位置变化的影响小。但是，目前基于边缘特征的视觉定位多以直线、圆来定位目标，在定位前需人为地指定由哪些直线、圆在怎样的范围内以怎样的方式计算出目标位置，需要专业人员来制定定位规则，导致使用不灵活，不适于广泛推广使用。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种机床视觉定位方法及系统、机床，以CAD绘制的形状作为边缘定位的特征，能够实现非工装定位的工件的自动定位，得到加工零点并测量出定位目标的实际尺寸，从而提高工件的定位效率和加工效率。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种机床视觉定位方法，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。

于本发明一实施例中，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。

于本发明一实施例中，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。