CN111366076A - 一种基于圆弧象限分类圆检测的光纤棒机床对中装置及对中方法 - Google Patents

一种基于圆弧象限分类圆检测的光纤棒机床对中装置及对中方法 Download PDF

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CN111366076A CN202010223121.8A CN202010223121A CN111366076A CN 111366076 A CN111366076 A CN 111366076A CN 202010223121 A CN202010223121 A CN 202010223121A CN 111366076 A CN111366076 A CN 111366076A
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Abstract

本发明提供一种基于圆弧象限分类圆检测的光纤棒机床对中装置及对中方法，包括机械部分，包括机床，机床中部设有反应炉，反应炉一侧设有第一夹持卡爪，第一夹持卡爪上装有CMOS传感器，反应炉另一侧设有第二夹持卡爪，第二夹持卡爪装夹有检测靶面，检测靶面上切割有多个同心圆环，CMOS传感器用于拍摄检测靶面上多个同心圆环的图像信息并得到拍摄图像，检测部分包括CMOS驱动模块、AD数据采集模块、USB通信模块和上位机，图像处理部分包括标定模块、数据缓存模块和偏差获取模块，数据缓存模块用于实时存储和更新数字信号，偏差获取模块用于得到检测靶面的中心位置和拍摄图像的中心位置的偏差值，从而调整第二夹持卡爪中心对齐。

Description

一种基于圆弧象限分类圆检测的光纤棒机床对中装置及对中 方法
技术领域
本发明涉及光纤制造技术领域，具体涉及一种基于圆弧象限分类圆检测的光纤棒机床对中装置及对中方法。
背景技术
光纤已经成为目前信息社会主要的传输介质，光纤预制棒作为光纤制造的核心原材料，是影响光纤通信性能的关键因素。在预制棒制造过程中，需要对棒体局部高温加热并通入氧化气体，如果机床卡盘装夹中心不在同一轴线上，会导致棒体运动不平稳和棒体受热不均匀等问题，影响光纤预制棒的质量。
机床对中通常采用人工对中，对准过程中存在对测试人员要求较高、耗时长且很难控制同轴度误差，难以满足工业生产要求。
发明内容
根据现有技术的不足，本发明的目的是提供一种基于圆弧象限分类圆检测的光纤棒机床对中装置及对中方法，将视觉成像系统应用于机床同轴检测中，实时显示机床对中状态，具有适应性强、快速高效等特点。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种基于圆弧象限分类圆检测的光纤棒机床对中装置，包括：
机械部分，包括机床，所述机床中部设有反应炉，所述反应炉一侧设有安装在所述机床上的第一夹持卡爪，所述第一夹持卡爪上安装有CMOS传感器，所述反应炉另一侧设有安装在所述机床上的第二夹持卡爪，所述第二夹持卡爪装夹有检测靶面，所述检测靶面上切割有多个同心圆环，所述CMOS传感器用于拍摄所述检测靶面上多个所述同心圆环的图像信息并得到拍摄图像；
检测部分，包括CMOS驱动模块、AD数据采集模块、USB通信模块和上位机，所述CMOS驱动模块与所述CMOS传感器连接用于驱动所述CMOS传感器，所述AD数据采集模块与所述CMOS传感器连接用于将所述CMOS传感器采集到的采集的电荷信号转化为数字信号，所述USB通信模块与所述AD数据采集模块连接并将数字信号传输给所述上位机，所述上位机控制所述CMOS驱动模块驱动所述CMOS传感器；
图像处理部分，包括标定模块、数据缓存模块和偏差获取模块，所述标定模块用于获取CMOS传感器内外参数标定以及CMOS传感器镜头畸变参数，所述数据缓存模块用于实时存储和更新数字信号，所述偏差获取模块通过多个所述同心圆环的图像信息获取多个所述同心圆环的中心位置，并通过多个所述同心圆环的中心位置拟合出检测靶面的中心位置，得到检测靶面的中心位置和所述拍摄图像的中心位置的偏差值，并在所述上位机的显示屏上显示出来，所述上位机利用MFC控制模块与所述标定模块、数据缓存模块和偏差获取模块都封装在程序中。
进一步的，所述反应炉底部设有驱动所述反应炉移动的滚珠丝杠机构，所述滚珠丝杠机构上设有限制所述反应炉移动位置的限位开关。
进一步的，所述第一夹持卡爪上装夹有相机装载平台，所述相机装载平台为圆柱体铝件切割后发黑处理制成，所述相机装载平台一端通过圆环轴套装夹在所述第一夹持卡爪上，另一端安装所述CMOS传感器。
进一步的，所述检测靶面为圆柱体铝件切割后发黑处理制成，所述检测靶面一端装夹在所述第二夹持卡爪上，另一端切割出多个所述同心圆环。
一种基于圆弧象限分类圆检测的光纤棒机床对中方法，包括：
步骤1、通过CMOS传感器拍摄检测靶面上多个同心圆环的图像信息得到拍摄图像；
步骤2、对拍摄图像进行矫正；
步骤3、在拍摄图像中获取多个弧线段；
步骤4、将拍摄图像分成4个象限，确定弧线段的图像边界凹凸性；
步骤5、根据多个弧线段确定多个所述同心圆环的中心位置；
步骤6、根据多个所述同心圆环的中心位置拟合出检测靶面的中心位置，上位机实时显示检测靶面的中心位置和拍摄图像的中心位置；
步骤7、根据检测靶面的中心位置和拍摄图像的中心位置的偏差值，实时调整第二夹持卡爪的位置，直至检测靶面的中心位置和拍摄图像的中心位置重合。
进一步的，所述步骤2中，对拍摄图像进行矫正包括高斯滤波和动态阈值分割，所述步骤3中，通过canny边缘检测获取多个弧线段。
进一步的，所述步骤4中，以弧线段的起点与终点为对角线构建矩形，矩形被弧线划分为上方区域和下方区域两个部分，通过弧线段的图像边界凹凸性与弧线段分割矩形上方区域和下方区域面积的大小确定弧线段所在象限，当弧线段分割矩形上方区域和下方区域面积的大小相同或弧线段长度过小时无法精确确定所在象限，则舍去该弧线段。
进一步的，通过弧线段沿x方向与y方向的一阶偏导，确定弧线段的图像边界凹凸性。
进一步的，所述步骤5中，遍历选取三个不同象限的弧线段，选取其中两段弧线段，通过夹逼方法获取该两段弧线段的圆心位置，选取其中另外两段弧线段，通过夹逼方法获取该另外两段弧线段的圆心位置，根据两个圆心位置位置抽取弧线段上的点计算两个预估半径，根据两个圆心位置和两个预估半径是否有差异判断三条弧线段是否共圆，若共圆，则得到可用的拟合圆，若不共圆，则舍去。
进一步的，所述步骤6中，通过给定阈值与给定的理想圆个数筛选最佳拟合圆，对最佳拟合圆的圆心坐标取平均值获取检测靶面的中心位置。
与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：
1.本发明所述的一种基于圆弧象限分类圆检测的光棒机床对中装置和对中方法，用视觉方法替代了原有的人工方法，提高了检测速度。
2.本发明所述的一种基于圆弧象限分类圆检测的光棒机床对中装置和对中方法，人工对中过程中，调整后需要重新检测再调整，本对中装置及对中方法中，可以实时显示第二夹持卡爪的位置，获取检测靶面的中心位置和拍摄图像的中心位置间的偏差值，根据显示的数据只需要一次调整即可，调整速度快，精度高。
附图说明
图1为本发明第一夹持卡爪和CMOS传感器连接的示意图。
图2为本发明检测靶面的示意图。
图3为本发明机械部分的示意图。
图4为本发明检测部分的示意图。
图5为本发明张正友标定方法中棋盘格的示意图。
图6为本发明根据三个象限的三段弧线段确定圆心的示意图。
图7为本发明基于圆弧象限分类圆检测的光棒机床对中方法的流程图。
图8为本发明上位机的显示屏上显示出的MFC控制模块界面图。
其中：1、机床；2、相机装载平台；3、水平固定架；4、检测靶面；5、CMOS传感器；6、丝杠电机；7、第二夹持卡爪；8、反应炉；9、限位开关；10、圆环轴套；11、第一夹持卡爪。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
现有技术中，通常采用人工对夹持光纤棒的第二夹持卡爪对中，但对准过程中对测试人员要求较高，且对中过程常常耗时较长且精度不足。
针对该问题，本发明将视觉成像系统应用于机床同轴检测中，参照图1-图8所示，提出一种基于圆弧象限分类圆检测的光棒机床对中装置，包括机械部分、检测部分和图像处理部分。
机械部分，包括机床1，机床1通常为连续化学气相沉积机床1，机床1中部设有反应炉8，反应炉8用于对光纤棒棒体局部高温加热并通入氧化气体，反应炉8一侧设有安装在机床1上的第一夹持卡爪11，第一夹持卡爪11上安装有CMOS传感器5，反应炉8另一侧设有安装在机床1上的第二夹持卡爪7，第二夹持卡爪7装夹有检测靶面4，检测靶面4上切割有多个同心圆环，CMOS传感器5用于拍摄检测靶面4上多个同心圆环的图像信息并得到拍摄图像，根据拍摄图像可得拍摄图像的中心位置。
检测部分，包括CMOS驱动模块、AD数据采集模块、USB通信模块和上位机，CMOS驱动模块与CMOS传感器5连接用于驱动CMOS传感器5，AD数据采集模块与CMOS传感器5连接用于将CMOS传感器5采集到的采集的电荷信号转化为数字信号，USB通信模块与AD数据采集模块连接并将数字信号传输给上位机，上位机控制CMOS驱动模块驱动CMOS传感器5。
图像处理部分，包括标定模块、数据缓存模块和偏差获取模块，标定模块用于获取CMOS传感器5内外参数标定以及CMOS传感器5镜头畸变参数，数据缓存模块用于实时存储和更新AD数据采集模块获得的数字信号，偏差获取模块通过多个同心圆环的图像信息获取多个同心圆环的中心位置，并通过多个同心圆环的中心位置拟合出检测靶面4的中心位置，通过检测靶面4的中心位置和拍摄图像的中心位置可以得到检测靶面4的中心位置和拍摄图像的中心位置的偏差值，并在上位机的显示屏上显示出来，上位机利用MFC控制模块与标定模块、数据缓存模块和偏差获取模块都封装在程序中，当获取检测靶面4的中心位置和拍摄图像的中心位置的偏差值后，根据检测靶面4的中心位置和拍摄图像的中心位置的偏差值，实时调整第二夹持卡爪7的位置，直至检测靶面4的中心位置和拍摄图像的中心位置重合，此时说明CMOS传感器5的镜头中心和第二夹持卡爪7的中心在一条轴线上，在对棒体局部高温加热并通入氧化气体的过程中，可以防止棒体运动不平稳和棒体受热不均匀等问题，提高光纤预制棒的质量。
下面通过附图1-图3对本发明的机械部分进行详细的说明。
反应炉8底部设有驱动反应炉8移动的滚珠丝杠机构，滚珠丝杠机构上设有限制反应炉8移动位置的限位开关9。具体的，滚珠丝杠机构包括丝杠电机6、丝杠和滑块，丝杠和丝杠电机6的输出轴通过联轴器连接，滑块通过丝杠螺母安装在丝杠上，反应炉8底部固定在滑块上。通过丝杠电机6驱动丝杠转动进而带动反应炉8移动，对机床1上的第二夹持卡爪7夹持的光纤棒棒体局部高温加热并通入氧化气体。
在一实施例中，机床1的第一夹持卡爪11和第二夹持卡爪7相距2m，第二夹持卡爪7的夹持直径范围为0-80mm。机床1的反应炉8的外径270mm，内径40mm，长270mm，反应炉8底部固定在滑块上，反应炉8与第一夹持卡爪11的距离为300mm，反应炉8的可移动距离为1m。CMOS传感器5的有效像素为2592x1944，相机焦距为75mm，像元尺寸为2.2μm×2.2μm。
第一夹持卡爪11上装夹有相机装载平台2，相机装载平台2为圆柱体铝件切割后发黑处理制成，相机装载平台2一端通过圆环轴套10装夹在第一夹持卡爪11上并设在反应炉8的一侧，相机装载平台2另一端通过水平固定架3和螺栓安装CMOS传感器5，保证CMOS传感器5光轴始终与机床1一侧的第一夹持卡爪11中心轴线一致。相机装载平台2与45号钢经过高温淬火后的圆环轴套10通过螺钉装配连接，便于所述连续化学气相沉积机床1两端卡爪装夹而不变形，相机装载平台2中间有通孔便于数据线连接，通过将相机装载平台2设置成圆柱体铝件切割后发黑处理制成，可以减轻装置整体重量，方便调整。
检测靶面4为圆柱体铝件切割后发黑处理制成，检测靶面4一端装夹在第二夹持卡爪7上，另一端切割出多个同心圆环。为了便于CMOS传感器5拍摄，检测靶面4另一端切割出多个白色的同心圆环，便于后续对拍摄图像进行提取。
下面通过图4对本发明的检测部分进行详细的说明。
CMOS驱动模块用于控制CMOS传感器5的数据收发状态以及光圈大小，在复杂灯光环境中根据CMOS传感器5采集检测靶面的图像信息，调节光圈大小并将图像采集的光信号转化为电荷信号传输至AD数据采集模块；
AD数据采集模块将CMOS传感器采集的电荷信号转化为数字信号，并将相应的数字信号传输至USB通信模块；
USB通信模块用于将AD数据采集模块的数字信号实时传输至上位机并传达上位机指令至CMOS驱动模块，控制CMOS传感器5的工作模式及光圈大小；
MFC控制模块用于调配管理USB通信模块收集的检测靶面的数字信号传输至数据缓存模块，对采集的数字信号进行实时存储和更新，使用sqlite3管理数据库，减少数据缓存模块占用内存大小；MFC控制模块根据软件运行速度控制数据缓存模块将最新数字信号输入至偏差获取模块，并接收软件处理结果进行显示和保存，指导调整检测靶面一侧的第二夹持卡爪7的位置。
标定模块采用张正友标定方法进行标定。具体的，参照图5所示，本发明中的通过张正友相机标定方法构造一个42*41的棋盘格作为标定靶面，单个棋盘格边长为2mm，对其进行多次不同角度拍照获取CMOS传感器5内外参数标定以及CMOS传感器5镜头畸变参数。
在一实施例中，上位机的硬件平台为Inter Core I5-3470 3.20GHz CPU，8GBRAM，Windows 7SPI 64位，开发环境选用Visual Studio 2015MFC框架。
针对于上述提供的一种基于圆弧象限分类圆检测的光纤棒机床1对中装置，参照图7所示，提出一种基于圆弧象限分类圆检测的光纤棒机床1对中方法，包括：
步骤1、通过CMOS传感器5拍摄检测靶面4上多个同心圆环的图像信息得到拍摄图像；
步骤2、对拍摄图像进行矫正；
步骤3、在拍摄图像中获取多个弧线段；
步骤4、将拍摄图像分成4个象限，确定弧线段的图像边界凹凸性；
步骤5、根据多个弧线段确定多个同心圆环的中心位置；
步骤6、根据多个同心圆环的中心位置拟合出检测靶面4的中心位置，上位机实时显示检测靶面4的中心位置和拍摄图像的中心位置；
步骤7、根据检测靶面4的中心位置和拍摄图像的中心位置的偏差值，实时调整第二夹持卡爪7的位置，直至多个同心圆环的中心位置和拍摄图像的中心位置重合。
其中，上位机利用MFC控制模块将本对中方法中的程序封装，并将得到的最终数据从上位机的显示屏上的MFC控制模块界面图显示出来。
步骤2中，对拍摄图像进行矫正包括高斯滤波与动态阈值分割。其中，滤波方法采用高斯滤波，高斯滤波用于去除拍摄图像噪声，阈值分割方法采用动态阈值分割法，动态阈值分割法用于对图像进行二值化处理。
在步骤3中，通过边缘检测方法获取多个弧线段，边缘检测方法采用canny边缘检测，canny边缘检测根据二值化得到分割边缘，从而获取多个弧线段。
步骤4中，参照图6所示，以弧线段的起点与终点为对角线构建矩形，矩形被弧线划分为上方区域和下方区域两个部分，通过弧线段的图像边界凹凸性与弧线段分割矩形上方区域U和下方区域D面积的大小确定弧线段所在象限。
具体的，当弧线段分割矩形上方区域小于下方区域面积的大小相同(U＜D)且
Figure BDA0002426762290000061
则弧线段在第一象限；当弧线段分割矩形上方区域大于下方区域面积的大小相同(U＜D)且
Figure BDA0002426762290000071
则弧线段在第二象限；当弧线段分割矩形上方区域大于下方区域面积的大小相同(U＞D)且
Figure BDA0002426762290000072
则弧线段在第三象限；当弧线段分割矩形上方区域大于下方区域面积的大小相同(U＞D)且
Figure BDA0002426762290000073
则弧线段在第四象限。即如下式：
Figure BDA0002426762290000074
当弧线段分割矩形上方区域和下方区域面积的大小相同(U＝D)或弧线段长度过小时无法精确确定所在象限，则舍去该弧线段。
通过弧线段沿x方向与y方向的一阶偏导，确定弧线段的图像边界凹凸性，图像边界凹凸性由下式确定：
Figure BDA0002426762290000075
步骤5中，遍历选取三个不同象限的弧线段，选取其中两段弧线段，通过夹逼方法获取该两段弧线段的圆心位置，选取其中另外两段弧线段，通过夹逼方法获取该另外两段弧线段的圆心位置，根据两个圆心位置位置抽取弧线段上的点计算两个预估半径，根据两个圆心位置和两个预估半径是否有差异判断三条弧线段是否共圆，若共圆，则得到可用的拟合圆，若不共圆，则舍去。通过该步骤可以筛选可用的拟合圆。
在一实施例中，参照图6所示，遍历选取三个不同象限弧线段(以
Figure BDA0002426762290000076
为例)，将选取弧线段
Figure BDA0002426762290000077
以中点Ma，Mb，Mc分段，将
Figure BDA0002426762290000078
分为
Figure BDA0002426762290000079
和为
Figure BDA00024267622900000710
将
Figure BDA00024267622900000711
分为
Figure BDA00024267622900000712
和
Figure BDA00024267622900000713
将
Figure BDA00024267622900000714
分为
Figure BDA00024267622900000715
和为
Figure BDA00024267622900000716
取弧线段
Figure BDA00024267622900000717
和
Figure BDA00024267622900000718
以LaMb为基准轴，利用夹逼方法求一组平行弦，根据圆平行弦中点连线段过圆心的性质，获取过圆心直线
Figure BDA00024267622900000720
同理取
Figure BDA00024267622900000719
和
Figure BDA00024267622900000721
以MaRb为基准轴求另一组平行弦，获取过另一条过圆心直线
Figure BDA00024267622900000722
两点的交点以此即为圆心位置cab。
取弧线段
Figure BDA0002426762290000081
和
Figure BDA0002426762290000082
以LbMc为基准轴，利用夹逼方法求一组平行弦，根据圆平行弦中点连线段过圆心的性质，获取过圆心直线
Figure BDA0002426762290000083
同理取
Figure BDA0002426762290000084
和
Figure BDA0002426762290000085
以LcMb为基准轴求另一组平行弦，获取过另一条过圆心直线
Figure BDA0002426762290000086
两点的交点以此即为圆心位置cbc。
任取
Figure BDA0002426762290000087
上几点计算与圆心位置cab之间的距离，取平均值得到基于
Figure BDA0002426762290000088
拟合圆预估半径rab，任取
Figure BDA00024267622900000810
上几点计算与圆心位置cbc之间的距离，取平均值得到基于
Figure BDA0002426762290000089
拟合圆预估半径rbc。以cab和cbc的欧式距离与拟合圆预估半径rab和rbc是否重合判断三段弧线段是否共圆，即d(cab，cbc)≤δ2且|rab-rbc|≤δ3，满足则证明三段弧线段共圆，不满足则重新选取三个不同象限的弧线段，其中，δ2和δ3越小，则精度越高。
当三段弧线段共圆时，抽取
Figure BDA00024267622900000811
三段弧线上的点进行最小二乘拟合圆，拟合出圆的半径r与圆心位置c作为该组线段拟合圆最终值，对比已经拟合的圆半径与圆心位置，偏移误差在一定范围内认为在同一圆上，否则作为新圆保存。采用随机抽取三段弧线上的随机点进行最小二乘拟合圆，既减小了最小二乘拟合的数据量，又减少了部分偏差点对精度的影响。
判断是否完全遍历弧线段，满足条件则继续执行，否则重新选取三个不同象限的弧线段。
步骤6中，对拟合出的圆集合评分，以边界点落在拟合圆上的比例作为评分标准，通过给定阈值与给定的理想圆个数筛选最佳拟合圆，理想圆个数即在检测上切割的同心圆环个数，对最佳拟合圆的圆心坐标取平均值获取检测靶面4的中心位置。
步骤7中，参照图8所示，MFC控制模块显示相对位置参数，计算第二夹持卡爪7偏移大小，调整第二夹持卡爪7中心对齐。
本对中方法中，可以实时显示第二夹持卡爪7的位置，获取检测靶面的中心位置和拍摄图像的中心位置间的偏差值，根据显示的数据只需要一次调整即可，调整速度快，精度高。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于圆弧象限分类圆检测的光纤棒机床对中装置，其特征在于，包括：
机械部分，包括机床，所述机床中部设有反应炉，所述反应炉一侧设有安装在所述机床上的第一夹持卡爪，所述第一夹持卡爪上安装有CMOS传感器，所述反应炉另一侧设有安装在所述机床上的第二夹持卡爪，所述第二夹持卡爪装夹有检测靶面，所述检测靶面上切割有多个同心圆环，所述CMOS传感器用于拍摄所述检测靶面上多个所述同心圆环的图像信息并得到拍摄图像；
检测部分，包括CMOS驱动模块、AD数据采集模块、USB通信模块和上位机，所述CMOS驱动模块与所述CMOS传感器连接用于驱动所述CMOS传感器，所述AD数据采集模块与所述CMOS传感器连接用于将所述CMOS传感器采集到的采集的电荷信号转化为数字信号，所述USB通信模块与所述AD数据采集模块连接并将数字信号传输给所述上位机，所述上位机控制所述CMOS驱动模块驱动所述CMOS传感器；
图像处理部分，包括标定模块、数据缓存模块和偏差获取模块，所述标定模块用于获取CMOS传感器内外参数标定以及CMOS传感器镜头畸变参数，所述数据缓存模块用于实时存储和更新数字信号，所述偏差获取模块通过多个所述同心圆环的图像信息获取多个所述同心圆环的中心位置，并通过多个所述同心圆环的中心位置拟合出检测靶面的中心位置，得到检测靶面的中心位置和所述拍摄图像的中心位置的偏差值，并在所述上位机的显示屏上显示出来，所述上位机利用MFC控制模块与所述标定模块、数据缓存模块和偏差获取模块都封装在程序中。
2.根据权利要求1所述的基于圆弧象限分类圆检测的光纤棒机床对中装置，其特征在于：所述反应炉底部设有驱动所述反应炉移动的滚珠丝杠机构，所述滚珠丝杠机构上设有限制所述反应炉移动位置的限位开关。
3.根据权利要求1所述的基于圆弧象限分类圆检测的光纤棒机床对中装置，其特征在于：所述第一夹持卡爪上装夹有相机装载平台，所述相机装载平台为圆柱体铝件切割后发黑处理制成，所述相机装载平台一端通过圆环轴套装夹在所述第一夹持卡爪上，另一端安装所述CMOS传感器。
4.根据权利要求1所述的基于圆弧象限分类圆检测的光纤棒机床对中装置，其特征在于：所述检测靶面为圆柱体铝件切割后发黑处理制成，所述检测靶面一端装夹在所述第二夹持卡爪上，另一端切割出多个所述同心圆环。
5.一种基于圆弧象限分类圆检测的光纤棒机床对中方法，其特征在于，采用权利要求1-4任一项所述的对中装置，包括：
步骤1、通过CMOS传感器拍摄检测靶面上多个同心圆环的图像信息得到拍摄图像；
步骤2、对拍摄图像进行矫正；
步骤3、在拍摄图像中获取多个弧线段；
步骤4、将拍摄图像分成4个象限，确定弧线段的图像边界凹凸性；
步骤5、根据多个弧线段确定多个所述同心圆环的中心位置；
步骤6、根据多个所述同心圆环的中心位置拟合出检测靶面的中心位置，上位机实时显示检测靶面的中心位置和拍摄图像的中心位置；
步骤7、根据检测靶面的中心位置和拍摄图像的中心位置的偏差值，实时调整第二夹持卡爪的位置，直至检测靶面的中心位置和拍摄图像的中心位置重合。
6.根据权利要求5所述的基于圆弧象限分类圆检测的光纤棒机床对中方法，其特征在于：所述步骤2中，对拍摄图像进行矫正包括高斯滤波和动态阈值分割，所述步骤3中，通过canny边缘检测获取多个弧线段。
7.根据权利要求5所述的基于圆弧象限分类圆检测的光纤棒机床对中方法，其特征在于：所述步骤4中，以弧线段的起点与终点为对角线构建矩形，矩形被弧线划分为上方区域和下方区域两个部分，通过弧线段的图像边界凹凸性与弧线段分割矩形上方区域和下方区域面积的大小确定弧线段所在象限，当弧线段分割矩形上方区域和下方区域面积的大小相同或弧线段长度过小时无法精确确定所在象限，则舍去该弧线段。
8.根据权利要求7所述的基于圆弧象限分类圆检测的光纤棒机床对中方法，其特征在于：通过弧线段沿x方向与y方向的一阶偏导，确定弧线段的图像边界凹凸性。
9.根据权利要求5所述的基于圆弧象限分类圆检测的光纤棒机床对中方法，其特征在于：所述步骤5中，遍历选取三个不同象限的弧线段，选取其中两段弧线段，通过夹逼方法获取该两段弧线段的圆心位置，选取其中另外两段弧线段，通过夹逼方法获取该另外两段弧线段的圆心位置，根据两个圆心位置位置抽取弧线段上的点计算两个预估半径，根据两个圆心位置和两个预估半径是否有差异判断三条弧线段是否共圆，若共圆，则得到可用的拟合圆，若不共圆，则舍去。
10.根据权利要求5所述的基于圆弧象限分类圆检测的光纤棒机床对中方法，其特征在于：所述步骤6中，通过给定阈值与给定的理想圆个数筛选最佳拟合圆，对最佳拟合圆的圆心坐标取平均值获取检测靶面的中心位置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112683202A (zh) * 2021-03-12 2021-04-20 西安索唯光电技术有限公司 一种探测器二次定心装置及二次定心方法
CN115094213A (zh) * 2022-07-21 2022-09-23 云南太标数控机床有限公司 一种针对大型工件的数控淬火机床及淬火工艺
CN115121927A (zh) * 2022-06-28 2022-09-30 福州大学 一种电磁脉冲焊接用管材实时对中纠偏装置及方法
CN116402784A (zh) * 2023-03-29 2023-07-07 湖北工业大学 基于机器视觉的辅助对中方法、系统、设备及存储介质

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101298982A (zh) * 2008-07-02 2008-11-05 瑞安市瑞光光电仪器有限公司 回转轴同轴度的校准方法及其校准仪
CN102177411A (zh) * 2008-10-10 2011-09-07 埃洛斯菲克斯图尔激光公司 用于测量第一构件和第二构件以及使第一构件和第二构件相对于彼此对齐的装置和方法
CN106989699A (zh) * 2017-05-16 2017-07-28 广东省计量科学研究院（华南国家计量测试中心） 激光对中仪校准设备及通过其测量激光对中仪的示值误差的方法
CN107478178A (zh) * 2017-09-24 2017-12-15 长春理工大学 一种双向找正激光对中调整装置及对中方法
CN107617876A (zh) * 2017-07-27 2018-01-23 西北工业大学 一种基于机器视觉监测的装配对中方法
CN107627101A (zh) * 2017-09-01 2018-01-26 安徽容知日新科技股份有限公司 轴对中装置及方法
US10465821B2 (en) * 2015-12-22 2019-11-05 Mokpo National Maritime University Industry-Academic Cooperation Foundation Apparatus and method for detecting piping alignment using image information and laser sensor
CN209693183U (zh) * 2019-01-31 2019-11-26 深圳市益光实业有限公司 一种高密度线路板视觉对中系统

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101298982A (zh) * 2008-07-02 2008-11-05 瑞安市瑞光光电仪器有限公司 回转轴同轴度的校准方法及其校准仪
CN102177411A (zh) * 2008-10-10 2011-09-07 埃洛斯菲克斯图尔激光公司 用于测量第一构件和第二构件以及使第一构件和第二构件相对于彼此对齐的装置和方法
US10465821B2 (en) * 2015-12-22 2019-11-05 Mokpo National Maritime University Industry-Academic Cooperation Foundation Apparatus and method for detecting piping alignment using image information and laser sensor
CN106989699A (zh) * 2017-05-16 2017-07-28 广东省计量科学研究院（华南国家计量测试中心） 激光对中仪校准设备及通过其测量激光对中仪的示值误差的方法
CN107617876A (zh) * 2017-07-27 2018-01-23 西北工业大学 一种基于机器视觉监测的装配对中方法
CN107627101A (zh) * 2017-09-01 2018-01-26 安徽容知日新科技股份有限公司 轴对中装置及方法
CN107478178A (zh) * 2017-09-24 2017-12-15 长春理工大学 一种双向找正激光对中调整装置及对中方法
CN209693183U (zh) * 2019-01-31 2019-11-26 深圳市益光实业有限公司 一种高密度线路板视觉对中系统

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
施晓东: "激光对中装置在机床大修中的应用", 《机械管理开发》 *
赵海亮等: "两相流显微PIV/PTV系统的开发", 《实验力学》 *
邓清男等: "基于椭圆检测的指针式仪表的读数研究", 《电脑编程技巧与维护》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112683202A (zh) * 2021-03-12 2021-04-20 西安索唯光电技术有限公司 一种探测器二次定心装置及二次定心方法
CN115121927A (zh) * 2022-06-28 2022-09-30 福州大学 一种电磁脉冲焊接用管材实时对中纠偏装置及方法
CN115094213A (zh) * 2022-07-21 2022-09-23 云南太标数控机床有限公司 一种针对大型工件的数控淬火机床及淬火工艺
CN115094213B (zh) * 2022-07-21 2024-06-04 云南太标数控机床有限公司 一种针对大型工件的数控淬火机床及淬火工艺
CN116402784A (zh) * 2023-03-29 2023-07-07 湖北工业大学 基于机器视觉的辅助对中方法、系统、设备及存储介质

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