CN104570941A - 定位装置精度补偿系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种定位装置精度补偿系统，应用于连接CNC加工设备的计算装置，该CNC加工设备的主轴上安装有CCD。该系统对CCD拍摄的定位装置的定位部分的二维图像进行二值化处理，确定二值化处理后的二维图像中的所有轮廓点的坐标，过滤掉轮廓点中的杂讯点，并计算余下的所有轮廓点的坐标的平均值，以该平均值作为该定位部分的重心的实际坐标，反馈给CNC加工设备。本发明提供一种定位装置精度补偿方法。

Description

定位装置精度补偿系统及方法
技术领域
本发明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）加工设备的精度补偿系统及方法。
背景技术
CNC加工设备是通过定位装置对产品或物料进行定位，随着使用过程的磨损，定位装置的重心(或中心)会发生偏移，如果不对定位装置的重心进行补偿，加工出来的产品会产生较大超差。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提供一种定位装置精度补偿系统及方法，可以对定位装置进行检测，将定位装置的实际重心坐标反馈给CNC加工设备。
本发明提供一种定位装置精度补偿系统，应用于连接CNC加工设备的计算装置，该CNC加工设备的主轴上安装有CCD。该系统包括：图像处理模块，用于对CCD拍摄的定位装置的定位部分的二维图像进行二值化处理，确定二值化处理后的二维图像中的所有轮廓点的坐标；轮廓点过滤模块，用于从轮廓点中读取一个第一轮廓点，计算该第一轮廓点与其周围预设范围内的其它每个第二轮廓点之间的距离，当该第一轮廓点与任意一个第二轮廓点之间的距离超过预设阀值时，确定该第一轮廓点为杂讯点、删除该杂讯点直至过滤掉所有的杂讯点；及精度补偿模块，用于计算余下的所有轮廓点的坐标的平均值，以该平均值作为该定位部分的重心的实际坐标，反馈给CNC加工设备。
本发明还提供一种定位装置精度补偿方法，应用于连接CNC加工设备的计算装置，该CNC加工设备的主轴上安装有CCD。该方法包括：(A)对CCD拍摄的定位装置的定位部分的二维图像进行二值化处理，确定二值化处理后的二维图像中的所有轮廓点的坐标；(B)从轮廓点中读取一个第一轮廓点，计算该第一轮廓点与其周围预设范围内的其它每个第二轮廓点之间的距离，当该第一轮廓点与任意一个第二轮廓点之间的距离超过预设阀值时，确定该第一轮廓点为杂讯点、删除该杂讯点直至过滤掉所有的杂讯点；及(C)计算余下的所有轮廓点的坐标的平均值，以该平均值作为该定位部分的重心的实际坐标，反馈给CNC加工设备。
相较于现有技术，本发明提供的定位装置精度补偿系统及方法，可以对定位装置进行检测，将定位装置的实际重心坐标反馈给CNC加工设备。
附图说明
图1是本发明定位装置精度补偿系统较佳实施例的应用环境图。
图2是本发明定位装置精度补偿方法较佳实施例的流程图。
图3是利用CCD采集定位装置的定位部位的图像的示意图。
主要元件符号说明
计算装置 1
定位装置精度补偿系统 10
图像处理模块 11
轮廓点过滤模块 12
精度补偿模块 13
存储器 20
处理器 30
显示设备 40
CNC加工设备 2
夹持治具 21
定位装置 22
CCD 23
定位部分 221、222
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
参阅图1所示，是本发明定位装置精度补偿系统10较佳实施例的应用环境图。在本实施例中，该定位装置精度补偿系统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包括夹持治具21、定位装置22及电荷耦合元件（Charge Couple Device，CCD）23，以及其它图中未示出的部件，例如光栅尺、工作平台，等等。
夹持治具21固定定位装置22。固定后的定位装置22应当与工作平台保持平行。
CCD23安装在CNC加工设备的主轴（即机台Z轴）上。安装时保证CCD23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）。CCD23的成像平面可以理解为与工作平台平行的一个平面，CNC加工设备2的加工平面可以理解为与工作平台垂直的一个平面。
在本实施例中，CCD23采集定位装置22的定位部分的二维图像，定位装置精度补偿系统10对该二维图像进行二值化处理、确定二值化处理后的二维图像中的所有轮廓点的坐标，过滤掉轮廓点中的杂讯点，计算余下的所有轮廓点的坐标的平均值，以该平均值作为定位部分的重心的坐标，反馈给CNC加工设备2。
参阅图1所示，该定位装置精度补偿系统10包括图像处理模块11、轮廓点过滤模块12及精度补偿模块13。模块11-13包括计算机程序化指令，这些计算机程序化指令存储在存储器20。处理器30执行这些计算机程序化指令，提供定位装置精度补偿系统10的上述功能。存储器20还存储有CNC加工设备2的其它信息，例如定位装置22的每个定位部分的理论坐标。模块11-13的具体功能请参阅下文关于图2的介绍。
参阅图2所示，是本发明定位装置精度补偿方法较佳实施例的流程图。
步骤S10，图像处理模块11对CCD23拍摄的定位装置22的定位部分的二维图像进行二值化处理，确定二值化处理后的二维图像中的所有轮廓点的坐标。如图3所示，定位装置22包括两个定位部分221及222，CCD23对定位部分221进行拍摄，得到一张二维图像。图像处理模块11对该二维图像进行二值化处理。
二值化处理后，图像中的每个像素点的灰度值在0～255之间，灰度值越大，像素点的颜色越深。当像素点灰度值大于预设值（例如155）时，该像素点在图像中呈黑色。否则，该像素点在图像中呈白色。根据图像中像素值的变化(白到黑或黑到白)可以确定图像中的轮廓点。所有轮廓点组成一个点云。图像处理模块11将图像中的所有轮廓点存储至一个数据结构（例如队列），并将该数据结构存储至存储器20。
步骤S20，轮廓点过滤模块12读取任意一个轮廓点（记该读取的轮廓点为第一轮廓点）。
步骤S30，轮廓点过滤模块12计算该第一轮廓点与其周围预设范围内的其它每个轮廓点（记为第二轮廓点）之间的距离。例如，该预设范围可以设置为该以该第一轮廓点为中心的一个区域。例如，在轮廓点组成的点云中，在该第一轮廓点上、下、左、右方分别读取预设数量（例如3个）的第二轮廓点。
步骤S40，轮廓点过滤模块12判断该第一轮廓点与某个第二轮廓点之间的距离是否超过预设阀值。若该第一轮廓点与某个第二轮廓点之间的距离超过预设阀值，则表明该第一轮廓点为杂讯点，执行步骤S50，轮廓点过滤模块12删除该轮廓点（从所述点云及所述数据结构中删除该第一轮廓点）。若该第一轮廓点与任意一个第二轮廓点之间的距离都未超过预设阀值，则表明该第一轮廓点不为杂讯点，执行步骤S60。
步骤S60，轮廓点过滤模块12判断余下的轮廓点是否还有轮廓点未被读取作为第一轮廓点。如果判断结果为“是”，则返回步骤S20，直到过滤掉二维图像中的所有杂讯点，执行步骤S70。
步骤S70，精度补偿模块13计算余下的所有轮廓点的坐标的平均值，以该平均值作为定位部分的重心的实际坐标，反馈给CNC加工设备2。精度补偿模块13还可以计算定位部分的重心的实际坐标与存储器20存储的定位部分的重心的理论坐标的差值，当该差值超过允许的公差范围时，发出警示（例如在显示设备40上弹出对话框）提醒用户定位装置22磨损较为严重。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种定位装置精度补偿方法，应用于连接CNC加工设备的计算装置，该CNC加工设备的主轴上安装有CCD，其特征在于，该方法包括：
图像处理步骤：对CCD拍摄的定位装置的定位部分的二维图像进行二值化处理，确定二值化处理后的二维图像中的所有轮廓点的坐标；
轮廓点过滤步骤：从轮廓点中读取一个第一轮廓点，计算该第一轮廓点与其周围预设范围内的其它每个第二轮廓点之间的距离，当该第一轮廓点与任意一个第二轮廓点之间的距离超过预设阀值时，确定该第一轮廓点为杂讯点、删除该杂讯点直至过滤掉所有的杂讯点；及
精度补偿步骤：计算余下的所有轮廓点的坐标的平均值，以该平均值作为该定位部分的重心的实际坐标，反馈给CNC加工设备。
2.如权利要求1所述的定位装置精度补偿方法，其特征在于，该方法还包括：计算该定位部分的重心的实际坐标与该定位部分的重心的理论坐标的差值，当该差值超过允许的公差范围时，发出警示提醒用户。
3.如权利要求1所述的定位装置精度补偿方法，其特征在于，该定位装置通过夹持治具固定，固定后的该定位装置与CNC加工设备的工作平台平行。
4.一种定位装置精度补偿系统，应用于连接CNC加工设备的计算装置，该CNC加工设备的主轴上安装有CCD，其特征在于，该系统包括：
图像处理模块，用于对CCD拍摄的定位装置的定位部分的二维图像进行二值化处理，确定二值化处理后的二维图像中的所有轮廓点的坐标；
轮廓点过滤模块，用于从轮廓点中读取一个第一轮廓点，计算该第一轮廓点与其周围预设范围内的其它每个第二轮廓点之间的距离，当该第一轮廓点与任意一个第二轮廓点之间的距离超过预设阀值时，确定该第一轮廓点为杂讯点、删除该杂讯点直至过滤掉所有的杂讯点；及
精度补偿模块，用于计算余下的所有轮廓点的坐标的平均值，以该平均值作为该定位部分的重心的实际坐标，反馈给CNC加工设备。
5.如权利要求4所述的定位装置精度补偿系统，其特征在于，该精度补偿模块还用于计算该定位部分的重心的实际坐标与该定位部分的重心的理论坐标的差值，当该差值超过允许的公差范围时，发出警示提醒用户。
6.如权利要求4所述的定位装置精度补偿系统，其特征在于，该定位装置通过夹持治具固定，固定后的该定位装置与CNC加工设备的工作平台平行。
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