CN105881102A - 使用了拍摄部的工件的定位装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种使用了拍摄部的工件的定位装置，其具备：计算部，其将拍摄部拍摄工件时的拍摄部相对于工作台的相对位置与基准相对位置进行比较，并且将拍摄部拍摄到的工件的图像中的工件的特征点的位置和基准点图像位置进行比较，由此计算基准工件的特征点的位置与工件的特征点之间的偏移量；以及程序变更部，其生成该计算部计算出的偏移量成为零的修正量，来变更机床的程序。

Description

使用了拍摄部的工件的定位装置

技术领域

本发明涉及一种使用了拍摄部、例如视觉传感器的机床中的工件的定位装置。

背景技术

有时在工件中形成了用于定位或相位匹配的两个特征点，例如孔、轴套、缺口等。并且，使这些特征点与在机床的工作台上设置的销、凹坑或撞块卡合，从而对工件进行定位和相位匹配。在日本特公平07-004737号公报中，在工件上形成了作为特征点的基准孔。并且使用拍摄部例如照相机经过在工作台上形成的孔，拍摄工件的基准孔。

为了进行更高精度的定位等，使用安装在机床主轴上的触摸探针。并且，希望将通过触摸探针进行的电气方式的接触感知方法和使用了特征点的上述方法合并使用，来对工件进行定位和相位匹配。另外，在日本专利第4840144号说明书中公开了一种通过非接触测定工件和传感器之间的距离的装置。

在日本特公平07-004737号公报中，在拍摄时，在工作台回归原点时，需要使工作台的孔中心位于拍摄部的正面。即，在日本特公平07-004737号公报中，拍摄时的工作台和拍摄部之间的相对位置成为始终固定位置关系。

另外，在日本专利第4840144号说明书中，传感器和工件相对地移动。并且，当工件进入预定范围的测长区域时，输出传感器的检测信号。因此，例如在工件的外形部有毛刺的情况下，有可能发生误检测。另外，当在工件上打印了特征点时，无法检测出这样的特征点。并且，为了检测工件会产生过冲，由于多余的移动距离需要很多的时间。

发明内容

本发明是鉴于这样的情况而作出的，其目的在于提供一种能够简单且短时间地对工件进行定位的定位装置。

为了达成上述目的，根据第一个发明，提供一种定位装置，其具备：拍摄部，其从上方拍摄固定在机床的工作台上的工件；移动部，其在对于上述工作台平行的面内，使上述拍摄部相对于上述工作台定位在希望的相对位置；图像处理部，其对上述拍摄部拍摄到的上述工件的图像进行处理，来检测上述图像中的上述工件的特征点的位置；存储部，其将通过上述拍摄部拍摄了基准工件时的上述拍摄部相对于上述工作台的相对位置作为基准相对位置进行存储，并且将上述拍摄部拍摄到的上述基准工件的图像中的上述基准工件的特征点的位置作为基准点图像位置进行存储；计算部，其将上述拍摄部拍摄上述工件时的上述拍摄部相对于上述工作台的相对位置与上述基准相对位置进行比较，并且将上述拍摄部拍摄到的上述工件的图像中的上述工件的特征点的位置和上述基准点图像位置进行比较，由此计算上述基准工件的特征点的位置与上述工件的特征点之间的偏移量；以及程序变更部，其生成该计算部计算出的上述偏移量成为零的修正量，来变更上述机床的程序。

根据第二个发明，在第一个发明中，上述工件以及上述基准工件至少包括两个特征点，上述计算部计算的上述偏移量包括通过将连接上述基准工件的图像中的两个上述特征点的线段的方向与连接上述工件的图像中的对应的两个上述特征点的线段的方向进行比较，对于上述工作台平行的面内的上述工件的旋转偏移量。

通过详细说明附图所示的本发明的典型的实施方式，本发明的这些目的、特征、优点以及其他的目的、特征以及优点会变得更加明确。

附图说明

图1是本发明的定位装置的略图。

图2是表示图1所示的定位装置的动作的流程图。

图3是工作台和工件的放大图。

图4是工件和基准工件的放大图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施方式。在以下的附图中对相同的部件标注相同的参照标记。为了容易理解，这些附图适当变更比例尺。

图1是本发明的定位装置的略图。如图1所示，安装在机床5的主轴11上的工具(未图示)对固定在工作台13上的工件W进行加工。机床5的主轴11在垂直方向、例如Z方向上往返并且能够进行旋转运动。本发明的定位装置10主要包括机床5和控制机床5的控制装置20。

如图1所示，在主轴11上固定了拍摄部12例如照相机。因此，拍摄部12和主轴11之间的位置关系是固定的。拍摄部12的光轴相对于主轴11平行，优选拍摄部12的视野包括整个工件W。

工件W例如是平面状工件、曲面状工件或包括凹凸部的工件，包括至少两个特征点。特征点例如是孔、轴套、缺口等。另外，工件W的特征点也可以是在工件上打印的图案、字符等。即，本发明的工件W的特征点也可以是无法通过接触式传感器检测出的工件W的上表面的平坦的一部分。

工作台13与控制装置20的移动部21连接。移动部21使工作台13在对于工作台13的顶板平行的面内在相互垂直的两个方向、例如X方向和Y方向上进行移动。机床5的主轴11不在X方向和Y方向上移动，所以移动部21在对于工作台13平行的面内将主轴11和拍摄部12相对于工作台13定位在希望的相对位置上。

控制装置20包括：图像处理部22，其处理拍摄部12拍摄到的工件的图像，从而检测图像中的工件的特征点的位置；以及存储部23，其将拍摄部12拍摄基准工件W0时拍摄部12相对于工作台13的相对位置作为基准相对位置进行存储，并且将拍摄部12拍摄到的基准工件W0的图像中的基准工件的特征点的位置存储为基准点图像位置。

并且，控制装置20包括计算部24，该计算部24将通过拍摄部12拍摄工件W时的拍摄部相对于工作台13的相对位置与基准相对位置进行比较，并且将拍摄部12拍摄到的工件W的图像中的工件W的特征点的位置与基准点图像位置进行比较，由此计算基准工件W0的特征点的位置与工件W的特征点之间的偏移量。并且，控制装置20包括程序变更部25，其生成计算部24计算出的偏移量成为零的修正量，来变更机床5的程序。

图2是表示图1所示的定位装置的动作的流程图。以下一边参照图1和图2，一边说明本发明的定位装置的动作。首先，在步骤S11中在工作台13上固定基准工件W0。基准工件W0的尺寸与工件W相同，同样具备至少两个特征点。另外，使基准工件W0和工件W为通过适当的固定夹具等固定在工作台13上的工件。

接着，在步骤S12中，通过移动部21使拍摄部12相对于工作台13相对地移动到希望位置。希望位置是指在拍摄基准工件W0和后述的工件W时，能够良好地拍摄特征点的工作台13和拍摄部12之间的相对位置。接着，存储部23将移动后的基准工件W0的位置存储为基准相对位置(步骤S13)。

之后，在步骤S14中，拍摄部12拍摄基准工件W0。并且，图像处理部22处理所拍摄的图像，检测图像中的基准工件W0的特征点的位置。并且，存储部23将图像中的基准工件W0的特征点的位置存储为基准点图像位置(步骤S15)。步骤S11～步骤S15的处理是用于求出基准相对位置以及基准点图像位置的预处理。当预先进行了该预处理从而将基准相对位置和基准点图像位置存储在存储部23中时，可以省略步骤S11～步骤S15的处理。

接着，在步骤S16中，卸下基准工件W0，将工件W固定在工作台13上。接着，在步骤S17中，通过移动部21使拍摄部12相对于工作台13相对地移动到上述的希望位置。可以在存储部23中存储移动后的工件W相对于工作台的相对位置。

并且，在步骤S18中，拍摄部12拍摄工件，图像处理部22处理所拍摄的图像，检测图像中的工件W的特征点的位置。可以将这些特征点的位置存储在存储部23中。

之后，在步骤S19中，计算部24将工件W的相对位置和基准工件W0的基准相对位置进行比较。并且，在步骤S20中，计算部24将工件W的图像中的特征点的位置与基准工件W0的图像中的基准点图像位置进行比较。并且，计算部24使用这些比较结果计算基准工件W0的特征点的位置和工件W的特征点之间的偏移量(步骤S21)。

这里，图3是工作台和工件的放大图。图3表示工作台13的基准原点O、基准工件W0的基准点图像位置a0(x0、y0)、工件W所对应的特征点的位置a1(x1、y1)。在这种情况下，将偏移量a1－a0计算为(x1－x0、y1－y0)。当然，对于其他的特征点也可以同样地计算偏移量。之后，在步骤S22中，程序变更部25生成修正偏移量的修正量，以将修正量追加到机床5的程序中的方式变更程序。

这样，在本发明中，代替严密地进行工件的定位，变更程序来修正偏移量。因此，不需要严密地进行工件的定位，结果能够在短时间内定位工件。另外，根据以上的说明可知，在本发明中，拍摄时工件13和拍摄部12之间的相对位置不必始终为固定关系，能够简单地进行工件的定位。

在此，在特征点为孔、轴套、缺口等情况下，为了得到良好的图像，需要使拍摄部12位于特征点的大约正上方。关于这一点，在本发明中，使拍摄部12相对地移动到能够良好地拍摄特征点的希望位置。因此，本发明中不需要使特征点为孔、轴套、缺口等，即使特征点例如是在工件W上打印的图案、字符等，也能够正确地求出特征点的位置。因此也存在不需要在工件上追加生成特征点的情况。

另外，即使在需要在工件W上形成孔、轴套、缺口等特征点的情况下，因为使拍摄部12移动，所以能够在工件W的任意的场所形成特征点。因此，本发明中，工作台和拍摄部之间的相对位置不需要始终为固定关系，在本发明中，能够提高形成特征点的场所的自由度。

并且，图4是工件和基准工件的放大图。如图4所示，存在工件W相对于基准工件W0在工作台13内旋转从而产生位置偏移(旋转偏移)。在图4中，通过θ表示周围旋转中心C工件W相对于基准工件W0的旋转角度。在这样的情况下，使用至少两个特征点。

在图4所示的例子中，在图2的步骤S18中相对于工作台13的基准原点0检测图像中的工件W的特征点A1(x2、y2)、B1(x3、y3)。工件W的特征点A1、B1分别与基准工件W0的特征点A0、B0对应。根据图4可知，特征点A0、B0相当于图像的X坐标。

图4所示的旋转角度θ是由连接基准工件W0的图像中的两个特征点A0、B0的线段的方向和连接工件W的图像中的对应的两个特征点A1、B1的线段的方向所形成的角度。并且，通过以下公式(1)计算旋转角度θ。

θ＝tan^－1{(y3－y2)/(x3－x2)} (1)

并且，通过以下的公式(2)计算旋转中心C的坐标(xc、yc)。

xc＝(x2+x3)/2、yc＝(y2+y3)/2 (2)

计算部24计算作为旋转角度θ和旋转中心C的坐标的旋转偏移量。然后，程序变更部25计算对于这样计算出的旋转角度θ和旋转中心C的修正量，并且如上述那样将修正量反映到机床5的程序中。在这种情况下可知能够得到与上述情况相同的效果。

在第一个发明中，为了修正偏移量而变更程序，所以不需要严密地进行工件的定位，结果能够在短时间内定位工件。另外，使拍摄部相对地移动，所以即使特征点是在工件上打印的图案、字符等也能够正确地求出特征点的位置。另外，能够提高形成特征点的场所的自由度。

在第二个发明中，即使在偏移量包括旋转偏移量的情况下，也能够得到和上述情况相同的效果。

使用典型的实施方式说明了本发明，不过如果是本领域技术人员则能够理解在不脱离本发明的范围的情况下，能够进行上述的变更以及各种其他的变更、省略以及追加。

Claims (2)

1.一种定位装置，其特征在于，具备：

拍摄部，其从上方拍摄固定在机床的工作台上的工件；

移动部，其在相对于上述工作台平行的面内，将上述拍摄部相对于上述工作台定位在希望的相对位置；

图像处理部，其对上述拍摄部拍摄到的上述工件的图像进行处理，来检测上述图像中的上述工件的特征点的位置；

存储部，其将通过上述拍摄部拍摄了基准工件时的上述拍摄部相对于上述工作台的相对位置作为基准相对位置进行存储，并且将上述拍摄部拍摄到的上述基准工件的图像中的上述基准工件的特征点的位置作为基准点图像位置进行存储；

计算部，其将上述拍摄部拍摄上述工件时的上述拍摄部相对于上述工作台的相对位置与上述基准相对位置进行比较，并且将上述拍摄部拍摄到的上述工件的图像中的上述工件的特征点的位置和上述基准点图像位置进行比较，由此计算上述基准工件的特征点的位置与上述工件的特征点之间的偏移量；以及

程序变更部，其生成该计算部计算出的上述偏移量成为零的修正量，来变更上述机床的程序。

2.根据权利要求1所述的定位装置，其特征在于，

上述工件以及上述基准工件包括至少两个特征点，

上述计算部计算的上述偏移量包括通过将连接上述基准工件的图像中的两个上述特征点的线段的方向与连接上述工件的图像中的对应的两个上述特征点的线段的方向进行比较，相对于上述工作台平行的面内的上述工件的旋转偏移量。