專利名稱：基于圖像技術(shù)的數(shù)控加工二次裝夾偏差測(cè)量?jī)x及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)控加工二次裝夾偏差測(cè)量的裝置，具體涉及一種基于圖像技術(shù)的數(shù)控加工二次裝夾偏差測(cè)量?jī)x及安裝和測(cè)量方法。
背景技術(shù)：
大型汽車覆蓋模具在實(shí)際加工中，通常需要進(jìn)行熱處理，熱處理時(shí)夾具與工件不分離， 這樣再次將夾具及工件安裝在機(jī)床工作臺(tái)上時(shí)在X、Y軸上會(huì)產(chǎn)生定位偏差，所以消除工件二次裝夾產(chǎn)生的偏差是提高模具質(zhì)量的重點(diǎn)問(wèn)題。目前，國(guó)內(nèi)主要采用人工測(cè)量消除定位偏差的方法，有尋邊器對(duì)刀法和千分表對(duì)刀法等。尋邊器對(duì)刀法是一種有效的方法，但要求工件必須為良導(dǎo)體，且換刀后需重新對(duì)零，若零點(diǎn)被加工掉則需要進(jìn)行間接對(duì)刀，效率和精度就會(huì)隨之大幅下降；千分表對(duì)刀法是對(duì)定位銷進(jìn)行分別取點(diǎn)測(cè)量，并通過(guò)測(cè)量出的數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算并調(diào)整起刀點(diǎn)的位置，來(lái)完成對(duì)刀、并加工，現(xiàn)有這種方法估測(cè)的偏差值誤差很大， 且工作量較大、耗費(fèi)工時(shí)較多，工作效率偏低，對(duì)操作者技術(shù)水平要求也很高，比較落后。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種消除了大型模具、航空航天典型零件葉輪及復(fù)雜形面零件加工中二次裝夾偏差對(duì)模具加工精度影響，利用圖像處理的方法，提出更為快速、精確的對(duì)刀方法，設(shè)計(jì)出二次裝夾偏差測(cè)量?jī)x，從而提高零件的加工精度和加工效率。上述的目的通過(guò)以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)
一種基于圖像技術(shù)的數(shù)控加工二次裝夾偏差測(cè)量?jī)x的安裝方法，測(cè)量?jī)x分兩部分第一部分由攝像頭和數(shù)字信號(hào)處理器DSP組成，第二部分為拍攝對(duì)象，拍攝對(duì)象采用專門制作的專用測(cè)量標(biāo)靶，其中專用測(cè)量標(biāo)靶的基座材料為45鋼，上表面安裝有紅色發(fā)光二極管 LED燈管；刻線層為透明鋼化玻璃，上表面涂有黑色遮光涂層，并將涂層刻掉一個(gè)精確的刻線用于拍攝、測(cè)量，紅色矩形框尺寸為10. OOmmX 10. OOmm ；刻線層上安裝有X、Y向水平尺各一個(gè)。一種基于圖像技術(shù)的數(shù)控加工二次裝夾偏差測(cè)量?jī)x的測(cè)量方法，具體測(cè)量方法如下
第一次安裝夾具、工件后，將攝像頭通過(guò)與機(jī)床主軸相配的工具系統(tǒng)安裝在主軸上，保證攝像頭與刀桿有較高的同軸度；操作機(jī)床將攝像頭移動(dòng)到加工程序原點(diǎn)，即專用測(cè)量標(biāo)靶的正上方，調(diào)整ζ軸坐標(biāo)為H，記錄Χ、Υ軸坐標(biāo)，進(jìn)行拍攝；運(yùn)用下文所述圖像處理方法處理所拍攝的圖像，同時(shí)進(jìn)行系統(tǒng)標(biāo)定，測(cè)量計(jì)算出十字中心距圖像中心的實(shí)際偏差值，將偏差值輸入機(jī)床系統(tǒng)，調(diào)整主軸上攝像頭的位置；第一次安裝夾具、工件后，根據(jù)第一次拍攝時(shí)記錄的坐標(biāo)值調(diào)整攝像頭至指定位置，繼續(xù)進(jìn)行拍攝。運(yùn)用數(shù)字信號(hào)處理器DSP對(duì)所拍攝圖像進(jìn)行處理；采用線性濾波去除圖像中的噪聲干擾，對(duì)圖像進(jìn)行閾值分割，將其轉(zhuǎn)化為二值圖像；采用哈夫Hough變化法對(duì)圖像進(jìn)行邊緣檢測(cè)，經(jīng)過(guò)邊緣檢測(cè)和二值化處理后的圖像邊緣相對(duì)較厚，因此還需對(duì)邊緣進(jìn)行細(xì)化處理，這里采用坎尼Carmy細(xì)化算法，分別提取十字記號(hào)中心點(diǎn)在X、Y軸上的坐標(biāo)值， 記錄顯示的坐標(biāo)值(a，b)，設(shè)拍攝圖像尺寸為CXD，單位為像素，經(jīng)過(guò)計(jì)算得出偏差像素值ih MA為(a-C，b-D);通過(guò)標(biāo)定的計(jì)算公式e q= I計(jì)算出實(shí)際距離偏差值為
(δχ, Ay)S-Caix Nη
(-C^--C),-φ-Uj )； ηη
將測(cè)量值通過(guò)無(wú)線信號(hào)傳給接收裝置，由接收裝置將測(cè)量出的二次裝夾偏差傳輸給機(jī)床系統(tǒng)，并修正加工程序，再更換成刀具繼續(xù)加工工件?！N基于圖像技術(shù)的數(shù)控加工二次裝夾偏差測(cè)量?jī)x，其組成包括床體，所述的床體上裝有固定柄，所述的固定柄連接攝像頭和圖像處理器DSP，所述的床體具有工作臺(tái)，所述的工作臺(tái)上安裝有工件夾具體，所述的工件夾具體上放置專用測(cè)量銷，所述的專用測(cè)量標(biāo)靶上表面安裝有X、Y向水平尺各一個(gè)。所述的基于圖像技術(shù)的數(shù)控加工二次裝夾偏差測(cè)量?jī)x，所述的專用測(cè)量標(biāo)靶包括基座，所述的基座上表面裝有紅色發(fā)光二極管LED燈管和刻線層，所述的刻線層表面涂有遮光涂層。有益效果
1.本發(fā)明消除了大型模具、航空航天典型零件葉輪及復(fù)雜形面零件加工中二次裝夾偏差對(duì)零件加工精度影響，利用圖像處理的方法，提出更為快速、精確的對(duì)刀方法，設(shè)計(jì)出二次裝夾偏差測(cè)量?jī)x，從而提高零件的加工精度和加工效率。本發(fā)明采用哈夫Hough變化法對(duì)圖像進(jìn)行邊緣檢測(cè)，此方法優(yōu)點(diǎn)是受共線點(diǎn)的間隙和噪聲影響較小，可以推廣到曲線檢測(cè)。本發(fā)明采用坎尼Carmy細(xì)化算法，它的優(yōu)點(diǎn)可以較好地保持邊緣的連貫性，避免了同一邊緣細(xì)化后產(chǎn)生多條邊緣的現(xiàn)象，保證了邊緣擬合的精度。本發(fā)明測(cè)量?jī)x操作簡(jiǎn)單，測(cè)量速度快、精度高，能有效地提高零件加工的精度和效率。本發(fā)明測(cè)量數(shù)據(jù)自動(dòng)返回機(jī)床，并修正加工，智能化程度高。本發(fā)明采用數(shù)字圖像處理技術(shù)進(jìn)行二次裝夾偏差測(cè)量，與同類產(chǎn)品比較，技術(shù)先進(jìn)、測(cè)量方法快速準(zhǔn)確。


附圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖2是附圖1中的攝像頭與圖像處理器的結(jié)構(gòu)圖。附圖3是本發(fā)明的專用測(cè)量銷與水平尺的結(jié)構(gòu)圖。附圖4是附圖3中專用測(cè)量銷的結(jié)構(gòu)圖。附圖5是附圖4中刻線層俯視圖。附圖6是附圖3中水平尺的結(jié)構(gòu)圖。附圖7是本發(fā)明的測(cè)量流程框圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1
一種基于圖像技術(shù)的數(shù)控加工二次裝夾偏差測(cè)量?jī)x的安裝方法，測(cè)量?jī)x分兩部分第一部分由攝像頭和數(shù)字信號(hào)處理器DSP組成，第二部分為拍攝對(duì)象，拍攝對(duì)象采用專門制作的專用測(cè)量標(biāo)靶，其中專用測(cè)量標(biāo)靶的基座材料為45鋼，上表面安裝有紅色發(fā)光二極管LED燈管；刻線層為透明鋼化玻璃，上表面涂有黑色遮光涂層，并將涂層刻掉一個(gè)精確的刻線用于拍攝、測(cè)量，紅色矩形框尺寸為10. OOmmX 10. OOmm ；刻線層上安裝有X、Y向水平尺各一個(gè)。實(shí)施例2
一種基于圖像技術(shù)的數(shù)控加工二次裝夾偏差測(cè)量?jī)x的測(cè)量方法，具體測(cè)量方法如下 第一次安裝夾具、工件后，將攝像頭通過(guò)與機(jī)床主軸相配的工具系統(tǒng)安裝在主軸上，保證攝像頭與刀桿有較高的同軸度；操作機(jī)床將攝像頭移動(dòng)到加工程序原點(diǎn)，即專用測(cè)量標(biāo)靶的正上方，調(diào)整Z軸坐標(biāo)為H，記錄Χ、Υ軸坐標(biāo)，進(jìn)行拍攝；運(yùn)用下文所述圖像處理方法處理所拍攝的圖像，同時(shí)進(jìn)行系統(tǒng)標(biāo)定，測(cè)量計(jì)算出十字中心距圖像中心的實(shí)際偏差值，將偏差值輸入機(jī)床系統(tǒng)，調(diào)整主軸上攝像頭的位置；第一次安裝夾具、工件后，根據(jù)第一次拍攝時(shí)記錄的坐標(biāo)值調(diào)整攝像頭至指定位置，繼續(xù)進(jìn)行拍攝。運(yùn)用數(shù)字信號(hào)處理器DSP對(duì)所拍攝圖像進(jìn)行處理；采用線性濾波去除圖像中的噪聲干擾，對(duì)圖像進(jìn)行閾值分割，將其轉(zhuǎn)化為二值圖像；采用哈夫Hough變化法對(duì)圖像進(jìn)行邊緣檢測(cè)，經(jīng)過(guò)邊緣檢測(cè)和二值化處理后的圖像邊緣相對(duì)較厚，因此還需對(duì)邊緣進(jìn)行細(xì)化處理，這里采用坎尼Carmy細(xì)化算法，分別提取十字記號(hào)中心點(diǎn)在X、Y軸上的坐標(biāo)值，記錄顯示的坐標(biāo)值(a，b)，設(shè)拍攝圖像尺寸為CXD，單位為像素，經(jīng)過(guò)計(jì)算得出偏差像素值
為(a-C，b-D)；通過(guò)標(biāo)定的計(jì)算公式計(jì)算出實(shí)際距離偏差值為；
將測(cè)量值通過(guò)無(wú)線信號(hào)傳給接收裝置，由接收裝置將測(cè)量出的二次裝夾偏差傳輸給機(jī)床系統(tǒng)，并修正加工程序，安裝刀具繼續(xù)加工工件。實(shí)施例3
一種基于圖像技術(shù)的數(shù)控加工二次裝夾偏差測(cè)量?jī)x，其組成包括床體1，所述的床體 1上裝有固定柄2，所述的固定柄2連接攝像頭3和圖像處理器DSP4，所述的床體1具有工作臺(tái)5，所述的工作臺(tái)5上放置工件夾具體6，所述的工件夾具體上放置專用測(cè)量標(biāo)靶7，所述的專用測(cè)量標(biāo)靶7上面連接水平尺8。實(shí)施例4
實(shí)施例3所述的基于圖像技術(shù)的數(shù)控加工二次裝夾偏差測(cè)量?jī)x，所述的用專用測(cè)量標(biāo)靶7包括基座9，所述的基座9上表面裝有紅色發(fā)光二極管LED燈管10和刻線層11，所述的刻線層11上涂有遮光涂層12。
權(quán)利要求
1.一種基于圖像技術(shù)的數(shù)控加工二次裝夾偏差測(cè)量?jī)x的安裝方法，其特征是測(cè)量?jī)x分兩部分第一部分由攝像頭和數(shù)字信號(hào)處理器DSP組成，第二部分為拍攝對(duì)象，拍攝對(duì)象采用專門制作的專用測(cè)量標(biāo)靶，其中專用測(cè)量標(biāo)靶的基座材料為45鋼，上表面安裝有紅色發(fā)光二極管LED燈管；刻線層為透明鋼化玻璃，上表面涂有黑色遮光涂層，并將涂層刻掉一個(gè)精確的刻線用于拍攝、測(cè)量，紅色矩形框尺寸為10. OOmmX 10. OOmm ；刻線層上安裝有 X、Y向水平尺各一個(gè)。
2.一種基于圖像技術(shù)的數(shù)控加工二次裝夾偏差測(cè)量?jī)x的測(cè)量方法，其特征是具體測(cè)量方法如下第一次安裝夾具、工件后，將攝像頭通過(guò)與機(jī)床主軸相配的工具系統(tǒng)安裝在主軸上，保證攝像頭與刀桿有較高的同軸度；操作機(jī)床將攝像頭移動(dòng)到加工程序原點(diǎn)，即專用測(cè)量標(biāo)靶的正上方，調(diào)整Z軸坐標(biāo)為H，記錄Χ、Υ軸坐標(biāo)，進(jìn)行拍攝；運(yùn)用下文所述圖像處理方法處理所拍攝的圖像，同時(shí)進(jìn)行系統(tǒng)標(biāo)定，測(cè)量計(jì)算出十字中心距圖像中心的實(shí)際偏差值，將偏差值輸入機(jī)床系統(tǒng)，調(diào)整主軸上攝像頭的位置；第一次安裝夾具、工件后，根據(jù)第一次拍攝時(shí)記錄的坐標(biāo)值調(diào)整攝像頭至指定位置，繼續(xù)進(jìn)行拍攝；運(yùn)用數(shù)字信號(hào)處理器DSP對(duì)所拍攝圖像進(jìn)行處理；采用線性濾波去除圖像中的噪聲干擾，對(duì)圖像進(jìn)行閾值分割，將其轉(zhuǎn)化為二值圖像；采用哈夫Hough變化法對(duì)圖像進(jìn)行邊緣檢測(cè)，經(jīng)過(guò)邊緣檢測(cè)和二值化處理后的圖像邊緣相對(duì)較厚，因此還需對(duì)邊緣進(jìn)行細(xì)化處理，這里采用坎尼Carmy細(xì)化算法，分別提取十字記號(hào)中心點(diǎn)在X、Y軸上的坐標(biāo)值，記錄顯示的坐標(biāo)值(a，b)，設(shè)拍攝圖像尺寸為CXD，單位為像素，經(jīng)過(guò)計(jì)算得出偏差像素值Urh、為(a-C，b-D);通過(guò)標(biāo)定的計(jì)算公式
3.一種基于圖像技術(shù)的數(shù)控加工二次裝夾偏差測(cè)量?jī)x，其組成包括床體，其特征是 所述的床體上裝有固定柄，所述的固定柄連接攝像頭和圖像處理器DSP，所述的床體具有工作臺(tái)，所述的工作臺(tái)上安裝有工件夾具體，所述的工件夾具體上放置專用測(cè)量銷，所述的專用測(cè)量標(biāo)靶上表面安裝有X、Y向水平尺各一個(gè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于圖像技術(shù)的數(shù)控加工二次裝夾偏差測(cè)量?jī)x，其特征是 所述的專用測(cè)量標(biāo)靶包括基座，所述的基座上表面裝有紅色發(fā)光二極管LED燈管和刻線層，所述的刻線層表面涂有遮光涂層。
全文摘要
基于圖像技術(shù)的數(shù)控加工二次裝夾偏差測(cè)量?jī)x及方法。大型汽車覆蓋模具在實(shí)際加工中，通常需要進(jìn)行熱處理，熱處理時(shí)夾具與工件不分離，這樣再次將夾具及工件安裝在機(jī)床工作臺(tái)上時(shí)在X、Y軸上會(huì)產(chǎn)生定位偏差。本發(fā)明的測(cè)量?jī)x分兩部分第一部分由攝像頭和數(shù)字信號(hào)處理器DSP組成，第二部分為拍攝對(duì)象，拍攝對(duì)象采用專門制作的專用測(cè)量標(biāo)靶，其中專用測(cè)量標(biāo)靶的基座材料為45鋼，上表面安裝有紅色發(fā)光二極管LED燈管；刻線層為透明鋼化玻璃，上表面涂有黑色遮光涂層，并將涂層刻掉一個(gè)精確的刻線用于拍攝、測(cè)量，紅色矩形框尺寸為10.00mm×10.00mm；刻線層上安裝有X、Y向水平尺各一個(gè)。本發(fā)明用于數(shù)控加工二次裝夾偏差測(cè)量。
文檔編號(hào)G01B11/00GK102179726SQ20111007234
公開(kāi)日2011年9月14日 申請(qǐng)日期2011年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月24日
發(fā)明者劉獻(xiàn)禮, 劉雪松, 宋笑然, 張輝, 楊華為, 王義文 申請(qǐng)人:哈爾濱理工大學(xué)