专利名称：一种基于机器视觉的二维定位装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及计算机数控技术，特别是一种基于机器视觉的二维定位装置。
背景技术：
机器视觉采用计算机图像处理技术，识别对象的几何形状，并根据对象的 几何特征及象素的比例关系计算对象的形状尺寸及位置坐标。数控机床加工时 需要确定工件在机床坐标系中的位置，目前的方法是人工对刀，这种方法效率 低、对操作人员的技术水平与工作情绪依赖较大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于机器视觉的二维定位装置，以克服人工对 刀方式的不足。
实现本发明的技术方案如下 一种基于机器视觉的二维定位装置，包括固 定于机床上的数字相机，与数字相机相连的处理器；选定工件上的几何特征作
定位对象特征，所述数字相机获取该定位对象特征的数字图像信息并传送到处 理器，处理器采用图像的模板匹配算法识别工件上的定位对象特征，采用边缘 检测方法计算所述定位对象特征在相机视场中的坐标，通过坐标变换得到工件 在机床中的坐标。
如附图1所示。相机对准工件上的定位几何特征，这些几何特征可以是圆、
圆弧、直角边等，拍摄到的数字图像送处理器。处理器可以是PC (Personal Computer,个人计算机)或IPC (Industrial Personal Computer,工业个人计算 机)或嵌入式系统。处理软件识别、计算对象的几何尺寸及位置坐标，并换算 成工件坐标系原点在机床坐标系中的坐标值送机床控制器。
坐标变换方式如附图2所示。处理软件将数字图像与事前存C:的几何特征
模板进行匹配，以识别定位对象；根据数字图像的比例属性及边缘检测算法，
求得定位几何特征在视场中的矢量坐标e，相机在机床坐标系中的矢量坐标》
由处理器从数控机床的当前坐标中读取，则工件上定位几何特征坐标矢量为 i = f + 5
由此可以确定工件在机床坐标系中的位置。 本发明与现有技术相比具有如下优点
(1) 提高了数控机床的定位效率。 当采用基于机器视觉的二维定位装置定位时，工作效率大为提高。
(2) 定位精度不受人为因素干扰。 基于机器视觉的二维定位装置定位重复性好，定位过程由计算机完成，不
受人为因素如操作人员技术水平和工作时的情绪干扰。
图l是本发明装置的结构框图2是坐标变换示意图。
具体实施例方式
如图1所示，镜头和相机固联在数控机床上，相机通过通信接口与处理器 相联。工件上的定位对象特征事先选定， 一般选用圆、直角边等，其数字像片 作为模板预存于处理器中。机床按预定位置移动相机到定位对象特征上方，处 理器指令相机拍照，并读取数字像片。处理器中的控制程序将数字像片与模板 进行匹配，识别出数字像片中的定位对象特征，然后采用边缘检测方法，计算 出该特征在数字像片中的坐标。图2所示的定位对象特征是一个圆，边缘检测 方法可以计算出该圆在数字像片中的圆心坐标，再根据像素与实物的比例关
系，即可推算出该圆心在相机视场中的坐标。图2所示的相机视场坐标原点定 义在其左上角，圆心坐标以矢量表示为(？，相机和机床是固联的，相机视场左 上角(原点)在机床坐标系中的坐标可以从数控系统的当前位置读取，设读数 为》，则该圆心在数控机床坐标系中的坐标为
将该坐标2换算成工件坐标系的原点，传送到数控系统，即可完成自动对 刀过程。
权利要求
1、一种基于机器视觉的二维定位装置，其特征在于包括固联于机床上的数字相机，与数字相机相连的处理器；选定工件上的几何特征作定位对象特征，所述数字相机获取该定位对象特征的数字图像信息并传送到处理器，处理器采用图像的模板匹配算法识别工件上的定位对象特征，采用边缘检测算法计算所述定位对象特征在相机视场中的坐标，通过坐标变换得到工件在机床中的坐标。
2、 根据权利要求l所述的装置，其特征在于选择加工对象的边、孔或圆 弧轮廓的几何特征作为定位对象特征，或在工件上增加上述形状的定位元件， 用于机器视觉的识别和求取工件在机床中的坐标位置。
3、 根据权利要求1所述的装置，其特征在于工件的机床坐标由相机在机 床坐标系中的坐标叠加工件上的定位对象特征在相机视场中的坐标求出。
全文摘要
本发明提供一种基于机器视觉的二维定位装置，它包括固联于机床上的数字相机，与数字相机相连的处理器；选定工件上的几何特征作定位对象特征，所述数字相机获取该定位对象特征的数字图像并传送到处理器，处理器采用图像的模板匹配算法识别工件上的定位对象特征，采用边缘检测算法计算所述定位对象特征在相机视场中的坐标，通过坐标变换得到工件在机床中的坐标。这种定位装置带有智能，自动化程度高，定位精度不受操作人员的技术水平与情绪影响。本发明用于数控加工设备，可以实现自动对刀，以取代人工对刀过程。
文档编号G05B19/19GK101101484SQ20071002951
公开日2008年1月9日 申请日期2007年8月1日 优先权日2007年8月1日
发明者宁 柳, 王思华 申请人:暨南大学