CN112223102A - 基于视觉定位的珩磨方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于视觉定位的珩磨方法和装置。基于视觉定位的珩磨方法包括以下步骤：利用视觉识别设备采集待磨削工件上待珩磨孔的图像；对图像进行处理，获取待珩磨孔中心的位置信息；基于位置信息，调整待磨削工件的位置，以使待珩磨孔的孔位与珩磨加工设备的珩磨头同轴；将珩磨头插入待珩磨孔中，并上下移动珩磨头对待珩磨孔实现珩磨加工。本发明能精确定位待珩磨孔中心位置，提高了珩磨精度及稳定性；采集图像时，只需预先设置待磨削工件的大概位置，就能定位到待珩磨孔中心的位置，进而完成自动定位及加工，能允许待磨削工件存在较大的加工和装夹误差，且能保证珩磨头与待珩磨孔的同轴度，极大地增加了大批量加工时的珩磨精度。

Description

基于视觉定位的珩磨方法和装置

技术领域

本发明属于珩磨加工技术领域，特别是涉及一种基于视觉定位的珩磨方法和装置。

背景技术

珩磨是用镶嵌在珩磨头上的油石(也称珩磨条)对精加工表面进行的精整加工，主要用在汽车、拖拉机、液压件、轴承、航空等制造业中珩磨工件的孔径磨削加工，珩磨时，工件安装在珩床工作台上或夹具中，具有若干油石条的珩磨头插入已加工的孔中，由机床主轴带动旋转并作轴向往复运动，油石条以一定压力与孔壁接触，即可切去一层极薄的金属。

孔珩磨加工是一种高精度、高表面质量、大批量的高效加工方式，一般珩磨余量不超过0.2毫米，在孔珩磨加工中，以原加工孔中心来进行导向，为保证加工精度，珩磨时需要精准地定位到孔的中心位置，否则将导致孔珩磨加工时珩磨头与内孔的同轴度较差，进而影响珩磨精度。

为了解决同轴度较差的问题，现有技术主要在珩磨头上进行了改进，衍生出了万向节珩磨头和可调式浮动珩磨头两大类型，然而，采用万向节珩磨头进行珩磨时，容易产生孔径上端形成椭圆开口的质量问题，并且在空刀调试时，这珩磨头很容易导致安全隐患；采用可调的浮动珩磨头，能在保证安全的情况下对定位比较准确的孔进行珩磨加工，但如果珩磨头与珩磨的孔中心偏心太大，则会造成所珩磨的孔的圆度和直线度不好，珩磨后精度超差。

在找正定心方面，现有的珩磨机大多通过工装夹具定位间接找正的方式，人工操作进行找正定心，由于装备误差及人为操作误差等原因，这种方式难以满足珩磨精度的需要，也无法保证大规模生产的效率需要。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于视觉定位的珩磨方法和装置，用于解决现有技术中珩磨机进行批量加工时无法准确快速定位到珩磨孔的中心，导致珩磨加工精度及加工效率受装夹误差影响较大的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于视觉定位的珩磨方法，包括以下步骤：利用视觉识别设备采集待磨削工件上待珩磨孔的图像；对所述图像进行处理，获取所述待珩磨孔中心的位置信息；基于所述位置信息，调整所述待磨削工件的位置，以使所述待珩磨孔的孔位与珩磨加工设备的珩磨头同轴；将所述珩磨头插入所述待珩磨孔中，并上下移动所述珩磨头对所述待珩磨孔实现珩磨加工。

于本发明的一实施例中，对所述图像进行处理，获取所述待珩磨孔中心的位置信息包括以下步骤：获取所述待磨削工件的边缘特征曲线，并基于所述边缘特征曲线，获取所述待珩磨孔的匹配模板点；对所述图像进行边缘特征提取，获得边缘图像；将所述边缘图像与所述匹配模板点进行图像匹配，获得匹配度最优时所述匹配模板点相对于所述边缘图像的位置和旋转角；基于所述视觉识别设备的标定参数、所述位置和所述旋转角进行定位计算，获取所述位置信息。

于本发明的一实施例中，在对所述图像进行处理之前，还包括对所述视觉识别设备进行标定，获得所述标定参数。

于本发明的一实施例中，对所述视觉识别设备进行标定获得所述标定参数包括以下步骤：获取标定孔所在位置对应的第一坐标；所述标定孔为在待磨削工件表面与待珩磨孔同高度的任意位置上标定的一孔；获取所述标定孔在所述视觉识别设备的视野范围内的任意两个位置对应的第二坐标和第三坐标，以及所述任意两个位置对应的所述标定孔的两个图像坐标；所述第二坐标和所述第三坐标为调整所述待磨削工件位置使所述标定孔移动到所述任意两个位置时对应的坐标；根据所述第一坐标、所述第二坐标和所述第三坐标，以及所述标定孔的两个图像坐标，获得所述标定参数；重复上述步骤，多次计算所述标定参数，并将所述标定参数的均值作为精确值。

于本发明的一实施例中，还包括检测所述待珩磨孔的尺寸，并在所述尺寸与预设尺寸的误差超过预设误差阈值时，报警并禁止珩磨加工。

于本发明的一实施例中，所述方法包括两种工作模式：自动模式和手动模式；在所述自动模式下，利用控制系统控制所述视觉识别设备自动对所述待珩磨孔进行图像采集，并在获取所述位置信息后，通过所述控制系统将所述待磨削工件移动至所述待珩磨孔的孔位与珩磨加工设备的珩磨头同轴，最后在所述控制系统对所述珩磨加工设备的控制作用下，实现对所述待珩磨孔的珩磨加工；在所述手动模式下，操作人员控制所述视觉识别设备对所述待珩磨孔进行图像采集，并在获取所述位置信息后，操作人员移动所述待磨削工件至所述待珩磨孔的孔位与珩磨加工设备的珩磨头同轴，最后操作人员通过控制所述珩磨加工设备实现对所述待珩磨孔的珩磨加工。

于本发明的一实施例中，在所述自动模式下，还包括对所述控制系统进行参数初始化设置；所述参数至少包括：所述待珩磨孔的数量、深度、直径以及拍摄点的坐标位置。

本发明提供一种基于视觉定位的珩磨装置，包括：视觉识别设备、图像处理单元、位置调整组件和珩磨加工设备；所述视觉识别设备用于采集待磨削工件上待珩磨孔的图像，并将所述图像发送至所述图像处理单元；所述图像处理单元用于对所述图像进行处理以获取所述待珩磨孔中心的位置信息；所述位置调整组件用于基于所述位置信息，调整所述待磨削工件的位置，以使所述待珩磨孔的孔位与所述珩磨加工设备的珩磨头同轴；所述珩磨加工设备用于对所述待珩磨孔实现珩磨加工，在进行珩磨操作时，控制所述珩磨头插入所述待珩磨孔中，并上下移动。

于本发明的一实施例中，所述视觉识别设备采用工业相机，所述工业相机的像素不低于2000万，且所述工业相机轴垂直于所述待磨削工件表面。

于本发明的一实施例中，所述位置调整组件还用于将所述待磨削工件移动至所述视觉识别设备视野范围内，并用于将珩磨完成后的工件移动至装卸工位。

如上所述，本发明所述的基于视觉定位的珩磨方法和装置，具有以下有益效果：

(1)通过将对待磨削工件位置的控制与视觉识别控制整合，能做到实时定位测量，精确定位到待磨削工件上待珩磨孔的中心位置，提高了珩磨加工精度及稳定性；

(2)视觉识别设备在采集图像时，只需要预先设置好待磨削工件的大概位置，就能自动定位到待珩磨孔中心的位置，进而完成自动定位及加工，从而能允许待磨削工件存在较大的加工和装夹误差，而且能保证珩磨头与待珩磨孔的同轴度，极大地增加了大批量加工时的珩磨精度。

附图说明

图1显示为本发明的基于视觉定位的珩磨方法于一实施例中的流程图。

图2显示为本发明的基于视觉定位的珩磨装置于一实施例中的结构示意图。

图3显示为本发明的基于视觉定位的珩磨方法于另一实施例中的工作流程图。

图4显示为本发明的获取待珩磨孔中心位置信息于一实施例中的工作流程图。

元件标号说明

21 视觉识别设备

22 图像处理单元

23 位置调整组件

24 珩磨加工设备

S1～S4 步骤

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

本发明的基于视觉定位的珩磨方法和装置，通过将对待磨削工件位置的控制与视觉识别控制整合，能做到实时定位测量，精确定位到待磨削工件上待珩磨孔的中心位置，提高了珩磨加工精度及稳定性；视觉识别设备在采集图像时，只需要预先设置好待磨削工件的大概位置，就能自动定位到待珩磨孔中心的位置，进而完成自动定位及加工，从而能允许待磨削工件存在较大的加工和装夹误差，而且能保证珩磨头与待珩磨孔的同轴度，极大地增加了大批量加工时的珩磨精度。

如图1所示，于一实施例中，本发明的基于视觉定位的珩磨方法包括以下步骤：

步骤S1、利用视觉识别设备采集待磨削工件上待珩磨孔的图像。

具体地，将待磨削工件移动至视觉识别设备的视野范围内，通过视觉识别设备采集待珩磨孔的图像。

步骤S2、对所述图像进行处理，获取所述待珩磨孔中心的位置信息。

于本发明一实施例中，对所述图像进行处理，获取所述待珩磨孔中心的位置信息包括以下步骤：

(21)获取所述待磨削工件的边缘特征曲线，并基于所述边缘特征曲线，获取所述待珩磨孔的匹配模板点。

具体地，在AutoCAD中绘制出待磨削工件(包括待珩磨孔)的形状，并保存为DXF格式(DXF是AutoCAD绘图交换文件，DXF是Autodesk(欧特克)公司开发的用于AutoCAD与其它软件之间进行CAD数据交换的CAD数据文件格式)，基于DXF格式的CAD文件，获取待磨削工件的边缘特征曲线，对边缘特征曲线进行采样，获取待珩磨孔的匹配模板点。

需要说明的是，通过CAD文件中待磨削工件的边缘特征曲线来对待珩磨孔中心进行定位，待珩磨孔的CAD图纸或预设尺寸在加工时通常已给出，而且CAD图形自带零点，更加便于指定待珩磨孔的中心位置，从而通过视觉定位获得待珩磨孔中心的绝对位置，再以零点偏置的方式进行补偿。

(22)对所述图像进行边缘特征提取，获得边缘图像。

(23)将所述边缘图像与所述匹配模板点进行图像匹配，获得匹配度最优时所述匹配模板点相对于所述边缘图像的位置和旋转角。

具体地，包括以下步骤：

获取匹配模板点处的灰度梯度方向到边缘图像y轴正方向的角度信息；

获取边缘图像的边缘点上切线与边缘图像x轴正方向质检的角度信息；

将匹配模板点在边缘图像上移动，计算所有匹配模板点到边缘图像的平均距离，选取平均距离最小时各个匹配模板点相对于边缘图像的位置和旋转角。

需要说明的是，将匹配模板点在边缘图像上移动时，移动步长由大到小变化，直至变为单个像素步长。每移动一次，计算一次平均距离，最后选取平均距离最小时各个匹配模板点对应的位置信息和角度信息。

(24)基于所述视觉识别设备的标定参数、所述位置和所述旋转角进行定位计算，获取所述位置信息。

需要说明的是，于本发明一实施例中，位置信息采用坐标形式展现，包括在X轴和在Y轴上的坐标。

具体地，基于所述标定参数、所述位置和所述旋转角，确定所述位置信息包括以下步骤：

(41)根据边缘图像中相邻两像素对应的实际长度、与所述边缘图像匹配的所述匹配模板点在所述边缘图像中的位置和旋转角，得到待珩磨孔相对于视觉识别设备中心光轴的位置和旋转角。

具体地，将匹配得到的匹配模板点在边缘图像中的位置转换为匹配模板点相对于边缘图像中心的位置，之后乘以边缘图像相邻两个像素对应的实际长度，就得到待珩磨孔相对于中心光轴的实际距离，即所述待珩磨孔相对于视觉识别设备中心光轴的位置。

(42)根据所述标定参数、待珩磨孔相对于视觉识别设备中心光轴的位置和旋转角，计算出所述待珩磨孔的绝对位置和旋转角，即待珩磨孔中心的位置信息。

于本发明一实施例中，在对所述图像进行处理之前，还包括对所述视觉识别设备进行标定，获得所述标定参数。

具体地，所述标定参数包括图像中相邻两像素对应的实际长度、视觉识别设备中心光轴相对刀尖点的偏移量和视觉识别设备安装角度。

于本发明一实施例中，对所述视觉识别设备进行标定获得所述标定参数包括以下步骤：

(31)获取标定孔所在位置对应的第一坐标(x1，y1)；所述标定孔为在待磨削工件表面与待珩磨孔同高度的任意位置上标定的一孔。

需要说明的是，该标定孔可以为任意形状的。优选地，该标定孔为圆孔。

具体地，在待磨削工件表面与待珩磨孔同高度的任意位置打一孔作为标定孔，并记录此时的坐标为第一坐标。

(32)获取所述标定孔在所述视觉识别设备的视野范围内的任意两个位置对应的第二坐标(x2，y2)和第三坐标(x3，y3)，以及所述任意两个位置对应的所述标定孔的两个图像坐标(x4，y4)和(x5，y5)；所述第二坐标和所述第三坐标为调整所述待磨削工件位置使所述标定孔移动到所述任意两个位置时对应的坐标。

(33)根据所述第一坐标、所述第二坐标和所述第三坐标，以及所述标定孔的两个图像坐标，获得所述标定参数。

具体地，图像中相邻两像素对应的实际长度K、视觉识别设备中心光轴相对刀尖点的偏移量的粗略值(xc，yc)和视觉识别设备安装角度α的计算方法如下：

X1＝x3-x2

Y1＝y3-y2

X2＝x4-x5

Y2＝y4-y5

xc＝x2+K·(cosα·x4_-center-sinα·y4_-center)

yc＝y2+K·(sinα·x4_-center-cosα·y4_-center)

其中，(x4_-center，y4_-center)是图像坐标(x4，y4)到图像中心的向量，也能得出相同的所述视觉识别设备中心光轴相对刀尖点的偏移量的粗略值(xc，yc)。

(34)重复上述步骤，多次计算所述标定参数，并将所述标定参数的均值作为精确值。

具体地，根据视觉识别设备中心光轴相对刀尖点的偏移量的粗略值(xc，yc)，将标定孔移动到视觉识别设备的任意位置处，再根据标定孔在任意位置处的坐标和图像坐标，任意取两组所述任意位置处的坐标和图像坐标，依据上述方法重新计算视觉识别设备中心光轴相对刀尖点的偏移量的粗略值，最后将多次计算的视觉识别设备中心光轴相对刀尖点的偏移量的粗略值的均值作为视觉识别设备中心光轴相对刀尖点的偏移量的精确值。

如图4所示，于本发明一实施例中，对待珩磨孔中心位置信息的获取具体流程如下：

首先，需要将待磨削工件移动至视觉识别设备的视野范围内，然后调用视觉识别设备对待磨削工件上的待珩磨孔进行图像采集，并判断视觉识别设备是否完整采集到了待珩磨孔的图像，如果没有完整采集，则继续采用视觉识别设备进行图像的采集操作；反之，如果采集图像完整，则对采集到的图像进行处理，以获取待珩磨孔中心的位置信息。

步骤S3、基于所述位置信息，调整所述待磨削工件的位置，以使所述待珩磨孔的孔位与珩磨加工设备的珩磨头同轴。

具体地，将位置信息与参考位置进行比较，按照实际所述位置信息与所述参考位置的差值，计算出待珩磨孔在XY方向的偏移量，并反向移动相应的偏移量，纠正待珩磨孔的位置，实现精确的定位。

需要说明的是，所述参考位置是指待珩磨孔中心的预设位置。

需要说明的是，反向移动相应移动量的原理如下：

假设在X方向上，实际的位置信息为10(坐标点)，参考位置为9(坐标点)，则所述位置信息与参考位置的差值为+1(偏移量)，此时需要将待珩磨孔的中心沿着X方向，向X的负方向移动1个单位量，即反向移动相应的偏移量。

步骤S4、将所述珩磨头插入所述待珩磨孔中，并上下移动所述珩磨头对所述待珩磨孔实现珩磨加工。

具体地，珩磨加工设备控制珩磨头插入待珩磨孔中，并使其在待珩磨孔中上下移动，完成对待珩磨孔的珩磨加工。

于本发明一实施例中，还包括检测所述待珩磨孔的尺寸，并在所述尺寸与预设尺寸的误差超过预设误差阈值时，报警并禁止珩磨加工。

具体地，在对待珩磨孔进行定位加工的同时，还能同步检测待珩磨孔的尺寸，对于本身尺寸误差过大或过小的孔，可以直接报警并禁止珩磨加工，从而能够防止珩磨头自身损坏，避免浪费大量时间加工本就属于报废的工件。

需要说明的是，对待珩磨孔尺寸的检测是通过检测待珩磨孔的半径来实现的，在对待珩磨孔中心定位的同时，基于待珩磨孔圆周上的匹配模板点，拟合整圆，从而计算出待珩磨孔的半径。

进一步地，于本发明一实施例中，预设误差阈值为预设尺寸公差的10倍。

需要说明的是，预设误差阈值为预设尺寸公差的倍数，预设尺寸公差是指CAD图纸上标注的公差范围，具体可以按不同的工件进行实时修改；具体倍数按实际情况而定。

进一步地，于本发明一实施例中，还包括对珩磨加工完成后的孔进行精度检测，从而省去了后续的人工尺寸检测的工序，极大提高了生产效率。

于本发明一实施例中，所述方法包括两种工作模式：自动模式和手动模式。

在所述自动模式下，利用控制系统控制所述视觉识别设备自动对所述待珩磨孔进行图像采集，并在获取所述位置信息后，通过所述控制系统将所述待磨削工件移动至所述待珩磨孔的孔位与珩磨加工设备的珩磨头同轴，最后在所述控制系统对所述珩磨加工设备的控制作用下，实现对所述待珩磨孔的珩磨加工。

具体地，通过控制系统控制视觉识别设备采集待珩磨孔的图像；通过对图像的处理获取位置信息；再基于位置信息，在控制系统的控制下，调整待磨削工件的位置，以使待珩磨孔的孔位与珩磨加工设备的珩磨头同轴；最后，通过控制系统对珩磨加工设备的控制，实现珩磨头对待珩磨孔的珩磨加工。

于本发明一实施例中，在所述自动模式下，还包括对所述控制系统进行参数初始化设置；所述参数至少包括：所述待珩磨孔的数量、深度、直径以及拍摄点的坐标位置。

具体地，通过对控制系统参数的初始化设置，以便根据所述参数，能够自动生成在自动模式下的数控加工程序，从而在操作人员选择自动模式的工作模式后，在控制系统的控制作用下，即可实现对待珩磨孔的自动珩磨加工。

进一步地，利用这些参数生成数控加工程序，这些参数的数值不同，生成的数控加工程序也是不一样的。

需要说明的是，当一个待磨削工件上存在多个待珩磨孔时，根据预设的各珩磨孔先后加工顺序，依次对待珩磨孔进行珩磨加工。

在所述手动模式下，操作人员控制所述视觉识别设备对所述待珩磨孔进行图像采集，并在获取所述位置信息后，操作人员移动所述待磨削工件至所述待珩磨孔的孔位与珩磨加工设备的珩磨头同轴，最后操作人员通过控制所述珩磨加工设备实现对所述待珩磨孔的珩磨加工。

需要说明的是，在手动模式下，通过操作人员对待磨削工件位置的调整，是无法满足对待磨削工件的加工精度需求的，所以，为了保证加工精度，需要采用自动模式。

进一步地，仅在自动模式下，才需要生成数控加工程序，在手动模式下不需要。

下面通过具体实施例来进一步验证本发明的基于视觉定位的珩磨方法。

如图3所示，于本发明一实施例中，提供一种基于视觉定位的珩磨方法的加工程序：

首先，进行工作模式(自动模式或手动模式)的选择；

当选择的是自动模式时，需要先对控制系统进行参数的初始化设置，并判断是否完成参数设置，如果参数没有设置完成，则继续进行参数的设置；反之，如果参数设置完成，则自动循环开始，并返回寻孔结果，判断寻孔是否正常，若是，依次对待珩磨孔进行加工，并在加工完成后，将工件返回装卸工位；反之，若不正常，则将待磨削工件直接返回装卸工位，结束对待珩磨孔中心位置的测量，停止对所述待磨削工件上待珩磨孔的珩磨操作。

具体地，在自动模式下，确定参数设置完成后，选择一键执行操作，此时视觉识别设备会自动对所有的孔位进行一次性全部寻孔；如果寻孔返回结果状态正常时，则会继续完成所有孔位的顺序加工(预设加工顺序)，最后自动返回装卸工位；反之寻孔中有一个或多个返回状态不正常的时候，则会直接报警，并自动返回装卸工位。

当选择的是手动模式时，需要操作人员手动寻孔并手动移动待珩磨孔，等到孔位移位到位后，才能进行珩磨加工，并在加工完成后，操作人员手动将工件返回装卸工位，同时结束对待珩磨孔中心位置的测量操作。

需要说明的是，在自动/手动操作之前，需要保证珩磨头处于主轴换刀工位，从而保证珩磨头可以正常换刀，同时保证在安全位置；在珩磨头处于换刀工位后，可以进行手动模式下的手动加工和自动模式下的自动加工操作。

需要说明的是，本发明所述的基于视觉定位的珩磨方法的保护范围不限于本实施例列举的步骤执行顺序，凡是根据本发明的原理所做的现有技术的步骤增减、步骤替换所实现的方案都包括在本发明的保护范围内。

如图2所示，于一实施例中，本发明的基于视觉定位的珩磨装置包括视觉识别设备21、图像处理单元22、位置调整组件23和珩磨加工设备24。

所述视觉识别设备21用于采集待磨削工件上待珩磨孔的图像，并将所述图像发送至所述图像处理单元。

所述图像处理单元22用于对所述图像进行处理以获取所述待珩磨孔中心的位置信息。

所述位置调整组件23用于基于所述位置信息，调整所述待磨削工件的位置，以使所述待珩磨孔的孔位与所述珩磨加工设备的珩磨头同轴。

具体地，位置调整组件23是通过改变待磨削工件在X轴和Y轴向上的运动来实现对待磨削工件位置的调整。

进一步地，于本发明一实施例中，待磨削工件固定在工作台上，且待磨削工件与工作台的相对位置固定，通过位置调整组件使工作台在X轴和Y轴方向上进行位置移动，带动待磨削工件至指定位置，即保证待珩磨孔的孔位与珩磨加工设备的珩磨头同轴的位置。

进一步地，于本发明一实施例中，还包括工装夹具，工装夹具安装在工作台的特定位置，用来固定夹持待磨削工件。

所述珩磨加工设备24用于对所述待珩磨孔实现珩磨加工，在进行珩磨操作时，控制所述珩磨头插入所述待珩磨孔中，并上下移动。

具体地，于本发明中，所述珩磨加工设备24可采用珩磨机。

需要说明的是，于本发明一实施例中，珩磨机包括珩磨头和珩磨控制系统，在进行珩磨加工过程中，珩磨控制系统控制珩磨头在Z轴方向上向下运动，使其插入待珩磨孔中，并且在珩磨控制系统作用下，珩磨头在Z轴方向上上下移动，实现对待珩磨孔的珩磨加工。

进一步地，所述珩磨加工设备24除采用珩磨机外，还可采用经车床、钻床、镗床等现有设备改制而成的设备。

于本发明一实施例中，所述视觉识别设备采用工业相机，所述工业相机的像素不低于2000万，且所述工业相机轴垂直于所述待磨削工件表面。

具体地，于本发明中，视觉识别设备在进行拍摄时，只需要预先设置好待珩磨孔的大概位置(偏差在±10mm以内均可)，视觉识别就能自动定位到待珩磨孔中心的位置信息，以实现对待珩磨孔的精准定位以及后续的珩磨加工，视觉识别的定位精度取决于视觉识别设备的精度，通过控制工业相机的像素不低于2000万，且工业相机轴垂直于待磨削工件表面，可保证待珩磨孔的孔位与珩磨头同轴度保证在±0.01mm以内，从而极大地增加了大批量加工时的珩磨精度。

需要说明的是，之所以将所述工业相机的像素设置在不低于2000万，是对所述工业相机基本识别精度的保证；另外，需要保证所述工业相机轴垂直于所述待磨削工件表面，这样才能保证所述工业相机识别的基本精度，如果不垂直，则所述工业相机所采集的图像会发生畸变，从而无法保证精度。

需要说明的是，工业相机相比较普通相机，具有以下技术优势：

(1)工业相机的快门时间非常短，可以抓拍快速运动的物体；

(2)工业相机的图像传感器是逐行扫描的，而普通相机的图像传感器是隔行扫描的，甚至是隔三行扫描的，而只有采用逐行扫描的图像传感器，才有可能清晰抓拍快速运动的物体；

(3)工业相机的拍摄速度远远高于普通相机；

(4)工业相机输出的是裸数据，其光谱范围也往往比较宽，比较适合进行高质量的图像处理算法，普遍应用于视觉定位系统中，而普通相机拍摄的图像，其光谱范围只适合人眼视觉，并且经过了MPEG(MPEG(Moving Picture Experts Group，动态图像专家组)是ISO(International Standardization Organization，国际标准化组织)与IEC(International Electrotechnical Commission，国际电工委员会)于1988年成立的专门针对运动图像和语音压缩制定国际标准的组织)压缩，图像质量也比较差。

于本发明一实施例中，所述位置调整组件还用于将所述待磨削工件移动至所述视觉识别设备视野范围内，并用于将珩磨完成后的工件移动至装卸工位。

具体地，在进行珩磨加工时，首先，在位置调整组件的作用下，将待磨削工件移动至视觉识别设备的视野范围内，以便视觉识别设备采集待珩磨孔的图像；在对待珩磨孔进行完珩磨加工操作后，在位置调整组件的作用下，将珩磨完成后的工件移动至装卸工位，以便珩磨完成后工件的装卸操作及对后续的待磨削工件的珩磨加工。

需要说明的是，本发明的系统可以实现本发明的方法，但本发明的方法的实现装置包括但不限于本实施例列举的系统的结构，凡是根据本发明的原理所做的现有技术的结构变形和替换，都包括在本发明的保护范围内。

综上所述，本发明的基于视觉定位的珩磨方法和装置，通过将对待磨削工件位置的控制与视觉识别控制整合，能做到实时定位测量，精确定位到待磨削工件上待珩磨孔的中心位置，提高了珩磨加工精度及稳定性；视觉识别设备在采集图像时，只需要预先设置好待磨削工件的大概位置，就能自动定位到待珩磨孔中心的位置，进而完成自动定位及加工，从而能允许待磨削工件存在较大的加工和装夹误差，而且能保证珩磨头与待珩磨孔的同轴度，极大地增加了大批量加工时的珩磨精度。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种基于视觉定位的珩磨方法，其特征在于，包括以下步骤：

利用视觉识别设备采集待磨削工件上待珩磨孔的图像；

对所述图像进行处理，获取所述待珩磨孔中心的位置信息；

基于所述位置信息，调整所述待磨削工件的位置，以使所述待珩磨孔的孔位与珩磨加工设备的珩磨头同轴；

将所述珩磨头插入所述待珩磨孔中，并上下移动所述珩磨头对所述待珩磨孔实现珩磨加工。

2.根据权利要求1所述的基于视觉定位的珩磨方法，其特征在于，对所述图像进行处理，获取所述待珩磨孔中心的位置信息包括以下步骤：

获取所述待磨削工件的边缘特征曲线，并基于所述边缘特征曲线，获取所述待珩磨孔的匹配模板点；

对所述图像进行边缘特征提取，获得边缘图像；

将所述边缘图像与所述匹配模板点进行图像匹配，获得匹配度最优时所述匹配模板点相对于所述边缘图像的位置和旋转角；

基于所述视觉识别设备的标定参数、所述位置和所述旋转角进行定位计算，获取所述位置信息。

3.根据权利要求2所述的基于视觉定位的珩磨方法，其特征在于，在对所述图像进行处理之前，还包括对所述视觉识别设备进行标定，获得所述标定参数。

4.根据权利要求3所述的基于视觉定位的珩磨方法，其特征在于，对所述视觉识别设备进行标定获得所述标定参数包括以下步骤：

获取标定孔所在位置对应的第一坐标；所述标定孔为在待磨削工件表面与待珩磨孔同高度的任意位置上标定的一孔；

获取所述标定孔在所述视觉识别设备的视野范围内的任意两个位置对应的第二坐标和第三坐标，以及所述任意两个位置对应的所述标定孔的两个图像坐标；所述第二坐标和所述第三坐标为调整所述待磨削工件位置使所述标定孔移动到所述任意两个位置时对应的坐标；

根据所述第一坐标、所述第二坐标和所述第三坐标，以及所述标定孔的两个图像坐标，获得所述标定参数；

重复上述步骤，多次计算所述标定参数，并将所述标定参数的均值作为精确值。

5.根据权利要求1所述的基于视觉定位的珩磨方法，其特征在于，还包括检测所述待珩磨孔的尺寸，并在所述尺寸与预设尺寸的误差超过预设误差阈值时，报警并禁止珩磨加工。

6.根据权利要求1所述的基于视觉定位的珩磨方法，其特征在于，所述方法包括两种工作模式：自动模式和手动模式；

在所述自动模式下，利用控制系统控制所述视觉识别设备自动对所述待珩磨孔进行图像采集，并在获取所述位置信息后，通过所述控制系统将所述待磨削工件移动至所述待珩磨孔的孔位与珩磨加工设备的珩磨头同轴，最后在所述控制系统对所述珩磨加工设备的控制作用下，实现对所述待珩磨孔的珩磨加工；

在所述手动模式下，操作人员控制所述视觉识别设备对所述待珩磨孔进行图像采集，并在获取所述位置信息后，操作人员移动所述待磨削工件至所述待珩磨孔的孔位与珩磨加工设备的珩磨头同轴，最后操作人员通过控制所述珩磨加工设备实现对所述待珩磨孔的珩磨加工。

7.根据权利要求6所述的基于视觉定位的珩磨方法，其特征在于，在所述自动模式下，还包括对所述控制系统进行参数初始化设置；所述参数至少包括：所述待珩磨孔的数量、深度、直径以及拍摄点的坐标位置。

8.一种基于视觉定位的珩磨装置，其特征在于，包括：视觉识别设备、图像处理单元、位置调整组件和珩磨加工设备；

所述视觉识别设备用于采集待磨削工件上待珩磨孔的图像，并将所述图像发送至所述图像处理单元；

所述图像处理单元用于对所述图像进行处理以获取所述待珩磨孔中心的位置信息；

所述位置调整组件用于基于所述位置信息，调整所述待磨削工件的位置，以使所述待珩磨孔的孔位与所述珩磨加工设备的珩磨头同轴；

所述珩磨加工设备用于对所述待珩磨孔实现珩磨加工，在进行珩磨操作时，控制所述珩磨头插入所述待珩磨孔中，并上下移动。

9.根据权利要求8所述的基于视觉定位的珩磨装置，其特征在于，所述视觉识别设备采用工业相机，所述工业相机的像素不低于2000万，且所述工业相机轴垂直于所述待磨削工件表面。

10.根据权利要求8所述的基于视觉定位的珩磨装置，其特征在于，所述位置调整组件还用于将所述待磨削工件移动至所述视觉识别设备视野范围内，并用于将珩磨完成后的工件移动至装卸工位。

Images