本发明涉及一种厂区布设工具机台的技术，尤其涉及一种利用影像撷取技术的空间设定系统及空间设定方法。
背景技术：
现有的金属射出成型生产线需要布设多台相关工具机台，且配合自动化生产作业，各机台的位置及其之间的距离需保有一定的配合尺寸，以避免影响产品的质量。
然而，生产线在首次使用生产环境或更换生产线环境时，需要采用人工方式量测及建立该环境之空间尺寸，以定义出工具机台之工作范围，不仅耗时耗力，且人工方式所测出之空间尺寸容易产生误差而导致所定义出之工具机台之工作范围不准确，进而影响生产作业之作动，造成产品的质量不佳。
因此，如何解决上述公知技术的种种问题，实为目前业界亟待解决的课题。
技术实现要素：
本发明针对上述现有技术存在的问题，提供了一种空间设定系统及空间设定方法。
为了实现上述的目的，本发明采用以下技术措施：
一种空间设定系统，其包括：
至少一组影像撷取器：用于撷取工作空间的图像并传输至计算机中；
计算机：依据影像撷取器上传的图像演算出该工作空间的相位参数，并根据相位参数建构立体模型。
作为优选，所述空間设定系統还包括控制器，所述控制器通讯连接所述计算机，用于接收所述计算机的相位参数，并根据所述相位参数控制工具机台运行。
作为优选，所述影像撷取器擷取的图像中包含待测对象，所述计算机演算出该待测对象的相位参数，控制器根据该待测对象的相位参数控制工具机台避开所述待测对象。
作为优选，所述工作空间内配置有至少一个定位目标，所述定位目标位设于工作空间待测量区域边界，作为所述影像撷取器的图像采集范围界点目标。
作为优选，所述定位目标为点状、线状、颜色识别物、图形识别物、二维码、二维或三维条形码等识别物。
作为优选，所述计算机演算出的相位参数包含下列任意一种或多种数值：三维空间尺寸、二维空间尺寸、区域空间坐标、角度以及方位。
作为优选，空间设定系统还包括光源，所述光源为所述影像撷取器提供光线。
作为优选，所述影像撷取器采用自动光学检查设备，且所述影像撷取器撷取的图像范围全面覆盖所述工作空间。
一种空间设定方法，按如下步骤进行的：
步骤s1：计算机针对影像撷取器进行坐标校正，以演算出精确的相位参数；
步骤s2：通过计算机的用户接口或定位目标选取待测量的工作空间的区域范围；
步骤s3：影像撷取器撷取工作空间的图像并传输至所述计算机，所述计算机依据该图像演算出所述工作空间的相位参数并依据该相位参数建构出与工作空间相对应的立体模型；
步骤s4：计算机将相位参数传输至控制器，以供使用者通过所述控制器进行工具机台的布设作业。
作为优选，所述步骤s3中关于所述计算机演算相位参数的步骤如下：
步骤s40:校正真实长度与像素比例，影像撷取器拍摄已知尺寸的校正块，获得校正图像并传输至计算机，计算机从所述校正图像中获取所述校正块的像素数值，并将所述校正块的任一边长的数值与其边长相对应的像素数值相除，得到像素与真实长度的比例；
步骤s41:建立背景，拍摄无待测对象的工作空间作为背景；
步骤s42:采用背景相减方式标定侦测范围内的待测对象，影像撷取器撷取工作空间图像，所述工作空间图像包含步骤s41的背景以及待测对象；
步骤s43：去除杂讯，根据计算机设定的过滤参数，除去步骤s42得到的工作空间图像中与待测对象大小、面积不符合设定的杂讯；
步骤s44：移除该背景，将保留的待测对象标定为侦测物件；
步骤s45：计算取得参数，计算机依据步骤s44中所得到侦测物件的像素与其真实尺寸的比例进行计算，取得尺寸参数，并配合该侦测物件的尺寸参数演算出该工作空间的相位参数。
本发明的有益效果在于：
1、本发明的空间设定系统与设定方法，主要藉由影像撷取器撷取工作空间的图像，再通过计算机依据该图像演算出该工作空间之相位参数，在首次使用该工作空间或更换工作空间时的有效性尤为显著，藉由影像撷取方式量测及建立该工作空间，并定义出机台之工作范围，不仅省时省力，且所测出的工作空间之尺寸不会产生误差；
2、定点撷取工作空间的图像，实时提供工具机台位置信息，保证目标工具机台工作范围的准确性，为实时控制和精确控制工具机台到达加工位置提供准确数据，从而避免了误差对生产作业的影响，进而提升产品的质量。
附图说明
图1为本发明的空间设定系统的原理示意图；
图2为本发明的空间设定系统的空间范围定位原理示意图；
图3为本发明实施例中工作空间的平面示意图；
图4为本发明的空间设定系统的平面视觉之示意图；
图5为本发明的影像撷取器所撷取的工作空间图像的像素示意图；
图6为本发明的计算机演算相位参数方法的流程图；
图7为本发明撷取有待测对象的影像的示意图；
图8为本发明撷取无待测对象的背景示意图；
图9为本发明图7采用背景相减后得到的示意图；
图10为本发明图9去除杂讯后得到的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-图2所示，一种空间设定系统，包括至少一组影像撷取器11：用于撷取工作空间a的图像并传输至计算机10中；计算机10：依据影像撷取器11上传的图像演算出该工作空间a的相位参数，并根据相位参数建构立体模型。在首次使用工作空间或更换工作空间时，可有效量测及建立工作空间，并定义出机台的工作范围，不仅省时省力，且所测出的工作空间之尺寸不会产生误差。
在金属射出成型生产线中布设有多台相关工具机台，将所述空間设定系統应用于生产线时，所述空間设定系統还包括控制器14，所述控制器14通讯连接所述计算机10，用于接收所述计算机10的相位参数，并根据所述相位参数控制工具机台运行，所述影像撷取器11擷取的图像中包含待测对象(或障碍物)，所述计算机10演算出该待测对象的相位参数，控制器14根据该待测对象的相位参数控制工具机台运行时，避开所述待测对象。具体地，控制器14与计算机10的通讯方式有：profibus、profinetio、cip、can、ethernet、ethercat、modbusrtu、modbustcp、rs232、rs485等，可根据系统需要选择合适通讯格式。
所述影像撷取器11采用自动光学检查设备(aoi)，如ccd影像撷取器、coms数字摄像机或其他光学影像设备，影像撷取器11可设有多组，其布设的数量需根据工作空间a的范围确定，且所述影像撷取器11撷取的图像范围必须全面覆盖所述工作空间a的待测区域的范围，以获取全面的工作范围的图像信息，为系统提供更准确的原始信息。在本实施例中，所述影像撷取器11采用感光耦合型影像撷取器(简称ccd影像撷取器)，其由许多感光单位组成，以像素为单位，当ccd表面受到光线照射时，每个感光单位会将电荷反映在组件上，所有的感光单位所产生的信号加在一起，从而构成完整的画面，还能把光线转变成电荷，通过模数转换器芯片转换成数字信号，数字信号经过压缩以后由影像撷取器11内部的闪速存储器或内置硬盘卡保存，因而可以轻而易举地把数据传输给计算机10。
具体地，所述工作空间a为三维空间，工作空间a的区域范围可通过计算机10的用户接口(如该计算机10之屏幕)操控所述影像撷取器11选取，或者，于该工作空间a中设置至少一个定位目标13，如第2图所示，所述定位目标13位设于工作空间a待测量区域边界，作为所述影像撷取器11的图像采集范围界点目标，通过影像撷取器11呈现至计算机10，供所述计算机10计算其区域范围值。其中，该定位目标13可为点状、线状、颜色识别物、图形识别物、二维码、二维或三维条形码等识别物，将所述各个定位目标13作为界点，其连线所形成的空间范围为工作空间a的待测范围。
所述计算机10演算出的相位参数包含下列任意一种或多种数值：三维空间尺寸、二维空间尺寸、区域空间坐标、角度以及方位，其中涉及长度、宽度可从定位目标13或计算机10的用户接口选取获得，涉及高度、深度可由影像撷取器11的双镜头量测、变焦距计算等方式获得，涉及空间坐标、角度以及方位可通过计算机10建立o-xyz坐标方式获得，且该o-xyz坐标以特定的定位目标13或计算机10的用户接口作为原点o，以地面为参考平面，以工具机台2前进的方向为x轴，以垂直于参考平面的法线为y轴，根据右手法则获得z轴，在该坐标范围内的待测对象可得到坐标值进行演算。
在一些实施例中，将工作空间a划分工作区p1、成品放置区p2、夹具区p3、禁区p4等相关区域，如图3所示。在该工作空间a内设置有工具机台2，所述工具机台2由控制器14控制运行，具体地，如图4所示，所述工具机台2设置在夹具区p3，工具机台2为射出成形设备的机器手臂，用于执行夹取动作，并将所夹取的成品运送到成品放置区p2，完成一次下料动作。关于相位参数演算，所述计算机10将所述影像撷取器11提供的工作空间a的图像的像素转换为所需尺寸，以工作空间a图像的像素为200万为例，如图5所示，该图像之矩形边长单位l大约为1414(200万之平方根)，若每一边长单位l代表10公分，则真实区域于该图像中之边长a为10/1414(约0.07)，即该长度或宽度之相位参数约为0.07mm。
另外，待量测区域需具有充足之光线，使该区域及其中待测对象得以成像，以利于影像撷取器11获取影像数据，如图1及图4所示，可根据光线需求在工作空间a内设置至少一个光源12，以提供该影像撷取器11所需的光线。
参考图1-图4，上述系统应用于工作空间a进行空间测定，并按如下方法步骤进行空间设定操作：
步骤s1：计算机10针对影像撷取器11进行坐标校正，以演算出精确的相位参数。正式演算工作空间a前，计算机10可先针对所述影像撷取器11进行坐标校正，以演算出精确的相位参数，有利于建立该立体模型。具体地，当所述工作空间a的现场坐标与所述影像撷取器11所得的影像坐标之间存在方向位置偏移或旋转角度偏移时，所述计算机10需进行偏移补偿演算或坐标转换演算。例如，针对该影像撷取器11之镜头(曲面)画面进行校正。
步骤s2：通过计算机的用户接口或定位目标13选取待测量的工作空间a的区域范围。例如，根据计算机的用户接口或定位目标13的定位得到工作空间a中工作区p1、成品放置区p2、夹具区p3、禁区p4等相关区域。
步骤s3：影像撷取器11撷取工作空间的图像并传输至所述计算机10，所述计算机10依据该图像演算出所述工作空间a的相位参数并依据该相位参数建构出与工作空间a相对应的立体模型。在使用该空间设定系统和方法时，先以该影像撷取器11撷取该工作空间a中至少一部分区域的图像，再将该图像传输至所述计算机10中，由该计算机10依据该图像演算出该工作空间a之相位参数并依据该相位参数建构对应该工作空间a的立体模型。
步骤s4：计算机10将相位参数传输至控制器14，以供使用者通过所述控制器14进行工具机台2的布设作业。控制器14根据计算机10提供的相位参数获得工作空间各个区域的位置，通过控制驱动工具机台2达到目标位置进行作业，例如，图4所示的射出成形设备的机器手臂准确地设于夹具区p3上，而不会受障碍物干涉。其中影像撷取器11实时获取工具机台2所达到的实际位置，并与目标位置进行比较，获得的差值反馈给计算机10进行计算，使得控制器14得以实时控制、准确控制工具机台2达到目标位置。
如图6所示，上述步骤s3中关于所述计算机10演算相位参数的步骤如下：
步骤s40:校正真实长度与像素比例，影像撷取器11拍摄已知尺寸的校正块，获得校正图像并传输至计算机10，计算机10从所述校正图像中获取所述校正块的像素数值，并将所述校正块的任一边长的数值与其边长相对应的像素数值相除，得到像素与真实长度的比例。例如，该校正块为边长10㎝的立方体，再量测其所呈现的图像而得到该校正块的边长的像素之数值为100(单位：像素点)，即校正块边长/像素数量＝10㎝/100像素点，得到像素与真实尺寸之比例，即该图像中1个像素点约为实际空间中之0.1㎝。
步骤s41:建立背景，拍摄无待测对象的工作空间作为背景。例如，需要量测工作空间a的禁区p4中的待测对象50(如图7所示)，影像撷取器11拍摄到的范围，即该量测区域需作业的有效区域。在建立背景时，待测对象50不能出现在影像撷取器11的影像中，以拍摄出没有该待测对象50的量测空间，且将该影像定义为背景(如图8所示)，故于后续量测对象时，皆采用该背景作为基础以进行演算。
步骤s42:采用背景相减方式标定侦测范围内的待测对象，影像撷取器撷取工作空间图像，所述工作空间图像包含步骤s41的背景以及待测对象。所述背景相减(bs)为一种广泛使用的图像处理技术，其用于产生前景物体像素二维图像。例如，在该背景(如图8)中放置该待测对象50后，令影像撷取器11进行拍摄，以得到图7，再将图8与图7进行比对，经由背景相减(bs)方法，得到该待测对象50的轮廓(如图9、图10)。
步骤s43：去除杂讯，根据计算机10设定的过滤参数，除去步骤s42得到的工作空间a图像中与待测对象大小、面积不符合设定的杂讯。在量测作业中，会设定一过滤参数(如步骤s40校正时所得到的像素与真实尺寸之比例进行尺寸大小之计算)以去除噪声。例如，于该机械手的工作空间a中量测禁区p4时，该待测对象50(或障碍物)在10㎝以上才会造成影响，故将所量测到之10㎝以下的对象视为噪声，因而滤除。具体地，在步骤s40中所得到的像素与真实长度之比例为10㎝/100像素，则表示于画面中，面积为100(像素)×100(像素)＝10000(像素)及小于10000(像素)的对象(如图8中55)可判定为噪声，因而滤除。
步骤s44：移除该背景，将保留的待测对象标定为侦测物件。在去除杂讯后，符合步骤s43中所设定的过滤参数之对象即为所需量测的待测对象50(如图10中的56)，再将该待测对象标定为侦测物件，例如，将该侦测物件进行编号及/或纪录该些对象之尺寸数据。
步骤s45：计算取得参数，计算机依据步骤s44中所得到侦测物件的像素与其真实尺寸的比例进行计算，取得尺寸参数，并配合该侦测物件的尺寸参数演算出该工作空间的相位参数。例如，在标定侦测物件后(如图10)，可得到图10所示之侦测物件56的像素，再由步骤s40中所得到的像素与真实尺寸之比例进行对其实际尺寸之计算。具体地，如量测到的该图像中侦测物件56的边长系为250像素，故依据步骤s40中所得到之像素与真实尺寸之比例系为图像中的1个像素点约为实际空间中之0.1cm，因而该侦测物件的边长实际尺寸为25cm。
因此，所述计算机10通过上述演算步骤可得到上述禁区p4乃至整个工作空间a中的范围、角度、方位、尺寸以及位设在其中的障碍物等等(如工作区p1、成品放置区p2、夹具区p3以及侦测物件56)，以利于建立该工作空间a之立体模型。例如，将墙壁或梁柱作为待测对象(障碍物)，以得到该待测对象(障碍物)的立体模型。控制器14接收该相位参数，以供使用者利用该控制器14进行厂区之机台布设作业，以图3、图4为例，将射出成形设备之机器手臂准确地从夹具区p3移动至成品放置区p2上，而不会受障碍物干涉。
综上所述，本申请的空间设定系统与设定方法，主要藉由影像撷取器撷取工作空间的图像，再通过计算机依据该图像演算出该工作空间之相位参数，在首次使用该工作空间或更换工作空间时的有效性尤为显著，藉由影像撷取方式量测及建立该工作空间，并定义出机台之工作范围，不仅省时省力，且所测出的工作空间之尺寸不会产生误差，还可定点撷取工作空间的图像，实时提供工具机台位置信息，保证目标工具机台工作范围的准确性，为实时控制和精确控制工具机台到达加工位置提供准确数据，从而避免了误差对生产作业的影响，进而提升产品的质量。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。