影像量测系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种影像量测系统，用于控制CNC加工设备主轴上安装的CNC检测单元对待测产品进行影像量测。该CNC检测单元包括保护盒、打光系统、镜头及电荷耦合元件CCD。该影像量测系统控制CNC检测单元撷取待测产品的量测部位的图片，对图片进行处理，从处理后的图片中确定量测部位的测量点，根据所述测量点及用户选择的元素类型拟合几何元素，再根据拟合的几何元素创建工件坐标系。之后，该影像量测系统计算所述测量点在该工件坐标系中的坐标与其在CNC加工程序中的理论坐标之差值，将该差值反馈给CNC加工设备进行坐标补偿。本发明专利技术还提供一种影像量测方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种计算机辅助控制系统及方法，尤其是一种应用于电脑数字控制（computer numerical control,CNC）加工设备的影像量测系统及方法。
技术介绍
由于受加工使用的来料、加工环境等因素影响，CNC加工设备加工出来的产品容易出现加工精度不高、精度变化很大等情况。目前，为了保证CNC加工设备的加工精度，一般是通过CNC加工设备加工产品毛坯，得到加工产品，再通过检测加工产品的尺寸来修正CNC加工程序。这种方法耗费大量的人力物力，且耗时较长。
技术实现思路
鉴于以上内容，有必要提供一种系统及方法，可以在CNC加工设备加工产品前得到加工产品的CNC加工程序的修正值，提供给CNC加工程序，实现CNC加工设备的高精度、快速检测。一种影像量测系统，用于控制CNC加工设备主轴上安装的CNC检测单元对待测产品进行影像量测。该CNC检测单元包括保护盒、打光系统、镜头及电荷耦合元件CCD。该系统包括：保护盒控制模块，用于驱动CNC加工设备移动到待测产品的量测部位，驱动保护盒的开关马达开启保护盒的盖子；打光控制模块，用于驱动打光系统的灯光控制卡打开表面光源和同轴光源，以对待测产品的量测部位进行照明；第一量测控制模块，用于控制CNC加工设备沿Z轴上下移动，在移动过程中控制CCD撷取多张待测产品的量测部位的图片，并记录CNC加工设备的X、Y、Z光学尺测量得到的每张图片的X、r>Y、Z坐标；图片处理模块，用于对所述多张图片进行二值化处理，根据二值化处理后的所有图片的像素灰度值生成折线图，确定折线图中的峰值所对应的第一图片，以该第一图片的X、Y、Z坐标所对应的位置为镜头的对焦位置；第二量测控制模块，用于控制CNC加工设备移动到该第一图片的X、Y、Z坐标所对应的位置，并控制CCD撷取一张待测产品的量测部位的第二图片；量测取点模块，用于根据量测部位的测量线与二值化处理后的该第二图片中黑色部分与白色部分的交界线的交点从该第二图片中确定测量点；元素拟合模块，用于根据用户选择的元素类型及所述测量点拟合一个几何元素；及坐标补偿模块，用于根据该几何元素建立工件坐标系，确定所述测量点在该工件坐标系中的坐标，计算所述测量点在该工件坐标系中的坐标与其在CNC加工程序中的理论坐标之差值，将该差值反馈给CNC加工设备进行坐标补偿。一种影像量测方法，用于控制CNC加工设备主轴上安装的CNC检测单元对待测产品进行影像量测。该CNC检测单元包括保护盒、打光系统、镜头及电荷耦合元件CCD。该方法包括：(A)驱动CNC加工设备移动到待测产品的量测部位，驱动保护盒的开关马达开启保护盒的盖子；(B)驱动打光系统的灯光控制卡打开表面光源和同轴光源，以对待测产品的量测部位进行照明；(C)控制CNC加工设备沿Z轴上下移动，在移动过程中控制CCD撷取多张待测产品的量测部位的图片，并记录CNC加工设备的X、Y、Z光学尺测量得到的每张图片的X、Y、Z坐标；(D)对所述多张图片进行二值化处理，根据二值化处理后的所有图片的像素灰度值生成折线图，确定折线图中的峰值所对应的第一图片，以该第一图片的X、Y、Z坐标所对应的位置为镜头的对焦位置；(E)控制CNC加工设备移动到该第一图片的X、Y、Z坐标所对应的位置，并控制CCD撷取一张待测产品的量测部位的第二图片；(F)根据量测部位的测量线与二值化处理后的该第二图片中黑色部分与白色部分的交界线的交点从该第二图片中确定测量点；(G)根据用户选择的元素类型及所述测量点拟合一个几何元素；及(H)根据该几何元素建立工件坐标系，确定所述测量点在该工件坐标系中的坐标，计算所述测量点在该工件坐标系中的坐标与其在CNC加工程序中的理论坐标之差值，将该差值反馈给CNC加工设备进行坐标补偿。相较于现有技术，本专利技术提供的影像量测系统及方法，可以在CNC加工设备加工产品前得到加工产品的CNC加工程序的修正值，提供给CNC加工设备的CNC加工程序，实现CNC加工设备的高精度、快速检测。附图说明图1是本专利技术影像量测系统较佳实施例的应用环境图。图2是图1中CNC检测单元的示意图。图3是本专利技术影像量测方法较佳实施例的流程图。图4是根据二值化处理后的图片的像素灰度值生成折线图的示意图。图5根据待测产品的量测部位的测量线从该量测部位的二值化图片中取测量点的示意图。图6是根据图5中的测量点拟合线的示意图。图7是根据图6中拟合的线建立工件坐标系的示意图。主要元件符号说明计算装置1影像量测系统10保护盒控制模块11打光控制模块12第一量测控制模块13图片处理模块14第二量测控制模块15量测取点模块16元素拟合模块17坐标补偿模块18存储器20处理器30显示设备40CNC加工设备2CNC加工主轴21装夹治具22CNC检测单元23保护盒231打光系统232镜头233CCD234加工程序24工作平台25如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本专利技术。具体实施方式参阅图1所示，是本专利技术影像量测系统10较佳实施例的应用环境图。在本实施例中，该影像量测系统10应用于计算装置1，该计算装置1连接CNC加工设备2。在其他实施例中，计算装置1也可以整合在CNC加工设备2之内。计算装置1还包括存储器20、处理器30及显示设备40。CNC加工设备2包括CNC加工主轴21（即CNC加工设备2机台的Z轴）、装夹治具22、CNC检测单元23及加工程序24。CNC检测单元23包括保护盒231、打光系统232、镜头233及电荷耦合元件（Charge Couple Device，CCD）234。在本实施例中，如图2所示，CNC检测单元23通过装夹治具22固定在CNC加工主轴21上。安装时保证CCD234的成像平面的轴线与CNC加工设备2的加工平面垂直，垂直度需要满足一定精度要求（例如小于0.1mm）。CCD234的成像平面可以理解为与图2中的工作平台25平行的一个平面，CNC加工设备2的加工平面可以理解为与图2中的工作平台本文档来自技高网...

【技术保护点】
种影像量测方法，应用于连接CNC加工设备的计算装置，其特征在于，该CNC加工设备的主轴上安装有CNC检测单元，该CNC检测单元包括保护盒、打光系统、镜头及电荷耦合元件CCD，该方法包括：保护盒控制步骤：驱动CNC加工设备移动到待测产品的量测部位，驱动保护盒的开关马达开启保护盒的盖子；打光控制步骤：驱动打光系统的灯光控制卡打开表面光源和同轴光源，以对待测产品的量测部位进行照明；第一量测控制步骤：控制CNC加工设备沿Z轴上下移动，在移动过程中控制CCD撷取多张待测产品的量测部位的图片，并记录CNC加工设备的X、Y、Z光学尺测量得到的每张图片的X、Y、Z坐标；图片处理步骤：对所述多张图片进行二值化处理，根据二值化处理后的所有图片的像素灰度值生成折线图，确定折线图中的峰值所对应的第一图片，以该第一图片的X、Y、Z坐标所对应的位置为镜头的对焦位置；第二量测控制步骤：控制CNC加工设备移动到该第一图片的X、Y、Z坐标所对应的位置，并控制CCD撷取一张待测产品的量测部位的第二图片；量测取点步骤：根据量测部位的测量线与二值化处理后的该第二图片中黑色部分与白色部分的交界线的交点从该第二图片中确定测量点；元素拟合步骤：根据用户选择的元素类型及所述测量点拟合一个几何元素；及坐标补偿步骤：根据该几何元素建立工件坐标系，确定所述测量点在该工件坐标系中的坐标，计算所述测量点在该工件坐标系中的坐标与其在CNC加工程序中的理论坐标之差值，将该差值反馈给CNC加工设备进行坐标补偿。...

【技术特征摘要】
1.一种影像量测方法，应用于连接CNC加工设备的计算装置，
其特征在于，该CNC加工设备的主轴上安装有CNC检测单元，该
CNC检测单元包括保护盒、打光系统、镜头及电荷耦合元件CCD，
该方法包括：
保护盒控制步骤：驱动CNC加工设备移动到待测产品的量测部
位，驱动保护盒的开关马达开启保护盒的盖子；
打光控制步骤：驱动打光系统的灯光控制卡打开表面光源和同轴
光源，以对待测产品的量测部位进行照明；
第一量测控制步骤：控制CNC加工设备沿Z轴上下移动，在移
动过程中控制CCD撷取多张待测产品的量测部位的图片，并记录
CNC加工设备的X、Y、Z光学尺测量得到的每张图片的X、Y、Z
坐标；
图片处理步骤：对所述多张图片进行二值化处理，根据二值化处
理后的所有图片的像素灰度值生成折线图，确定折线图中的峰值所对
应的第一图片，以该第一图片的X、Y、Z坐标所对应的位置为镜头
的对焦位置；
第二量测控制步骤：控制CNC加工设备移动到该第一图片的X、
Y、Z坐标所对应的位置，并控制CCD撷取一张待测产品的量测部位
的第二图片；
量测取点步骤：根据量测部位的测量线与二值化处理后的该第二
图片中黑色部分与白色部分的交界线的交点从该第二图片中确定测
量点；
元素拟合步骤：根据用户选择的元素类型及所述测量点拟合一个
几何元素；及
坐标补偿步骤：根据该几何元素建立工件坐标系，确定所述测量
点在该工件坐标系中的坐标，计算所述测量点在该工件坐标系中的坐
标与其在CNC加工程序中的理论坐标之差值，将该差值反馈给CNC

\t加工设备进行坐标补偿。
2.如权利要求1所述的影像量测方法，其特征在于，所述CCD
的成像平面的轴线与CNC加工设备的加工平面垂直。
3.如权利要求1所述的影像量测方法，其特征在于，所述元素类
型包括线、面、圆。
4.如权利要求1所述的影像量测方法，其特征在于，该方法在坐
标补偿步骤之后还包括以下步骤：
驱动保护盒的开关马达关闭保护盒的盖子；及
驱动打光系统的灯光控制卡关闭表面光源和同轴光源。
5.一种影像量测系统，应用于连接CNC加工设备的计算装置，
其特征在于，该CNC...

【专利技术属性】
技术研发人员：张旨光，吴新元，
申请(专利权)人：鸿富锦精密工业深圳有限公司，鸿海精密工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44