CN117600512A - 一种用于气动打孔机的定位系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于气动打孔机的定位系统，包括：数据采集模块：用于采集获取待打孔件的图像信息并发送至数据处理模块，获取气动打孔机钻头的初始位置信息和终点位置信息；数据处理模块：用于对图像信息建立平面坐标系，并得到待打孔件需要打孔的目标信息；用于获取气动打孔机钻头的空间坐标系，还用于计算处理气动打孔机钻头的行程信息；空间位移模块：获得气动打孔机钻头的行程信息，并控制行程位移；核验校正模块：用于对终点位置信息误差进行判定并进行核验校正，保证了气动打孔机定位的准确性，在打孔过程中，无需对待打孔件进行严格的定位，只需要进行固定即可，大大提高了打孔效率，降低了工人在对待打孔件固定时的工作量。
Description
技术领域
本发明涉及定位系统技术领域，具体涉及一种用于气动打孔机的定位系统及方法。
背景技术
自动打孔机通常是由电机驱动动力作用刀具在金属材料上加工打孔的机器，自动打孔机具体体现主要有自动钻孔机、自动扩孔机和自动铣孔机等等，自动打孔机是在制造业不断发展，其自动化设备替代人工的趋势不断发展，可以起到在传统打孔、钻孔、扩孔、铣孔等加工环节自动加工的作，替代人工的高强度劳动，大大降低了人工劳力需求，随着自动化技术和网络技术的发展应用，打孔机发展也向着自动化、智能化发展。
现有做法中，打孔机在进行打孔的时候，首先使用夹紧物料，需要夹具进行物料夹紧固定，并且要保证固定时的定位准确性，以保证在打孔过程中的精准度，这样就导致工人上料和下料都比较繁琐，夹具夹紧之后调节麻烦，不利于高效率自动打孔工作，影响打孔效率，因此，为了提高自动打孔工作效率，我们提供一种可以基于固定之后的待打孔件进行自主识别进行打孔的定位系统和方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于气动打孔机的定位系统及方法，以解决上述背景中问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种用于气动打孔机的定位系统，包括：
数据采集模块：用于采集获取待打孔件的图像信息并发送至数据处理模块，获取气动打孔机钻头的初始位置信息和终点位置信息；
数据处理模块：用于对图像信息建立平面坐标系，并得到待打孔件需要打孔的目标信息；用于获取气动打孔机钻头的空间坐标系，还用于计算处理气动打孔机钻头的行程信息；
空间位移模块：获得气动打孔机钻头的行程信息，并控制行程位移；
核验校正模块：用于对终点位置信息误差进行判定并进行核验校正。
作为本发明进一步的方案：所述数据采集模块的工作内容包括：
通过视觉相机移动至待打孔件的上方，获取当前待打孔件的图像信息；
通过气动打孔机上的传感器获取气动打孔机钻头的初始位置信息，即气动打孔机钻头定位前在空间坐标系内的坐标，并标记为(xc，yc，zc)；
通过气动打孔机上的传感器获取气动打孔机钻头的终点位置信息，即气动打孔机钻头定位后在空间坐标系内的坐标。
作为本发明进一步的方案：所述数据处理模块以视觉相机的视野中心点作为坐标原点，以待打孔件的表面为基准建立平面坐标系，并将坐标点标记为(xp，yp)；
同时由服务器中获取待打孔件在服务器内坐标信息；以及待打孔件的打孔目标坐标(xm，ym)；
将视觉相机获得的待打孔件的坐标系与待打孔件在服务器内的坐标系进行合并，基于打孔目标坐标(xm，ym)获得待打孔件在视觉相机获得的坐标系中的打孔坐标。
作为本发明进一步的方案：述数据处理模块中：将视觉相机获得的待打孔件的坐标系与待打孔件在服务器内的坐标系进行合并的步骤包括：
获取视觉相机的待打孔件坐标系的原点(0,0)位于待打孔件在服务器内坐标系的坐标点(xn，yn)；
基于打孔目标在服务器内坐标系的坐标点(xm，ym)，得到打孔目标在视觉相机的打孔坐标系内的打孔坐标(xm-xn，ym-yn)。
作为本发明进一步的方案：所述数据处理模块中：计算处理气动打孔机钻头行程信息的步骤包括：
基于气动打孔机钻头的空间坐标系，获取纵坐标为0的坐标平面，得到钻头平面坐标系；
获取视觉相机的待打孔件坐标系的原点(0,0)位于钻头平面坐标系内的坐标点(xl，y l)；
基于气动打孔机钻头位于钻头坐标系内的坐标点(xc，yc)，得到气动打孔机钻头在视觉相机坐标系内的初始坐标(xc-x l，yc-y l)；
通过X＝xm-xn-xc-x l得到气动打孔机钻头在x轴上的位移值X；
通过Y＝ym-yn-yc-y l得到气动打孔机钻头在y轴上的位移值Y。
作为本发明进一步的方案：所述空间位移模块获取气动打孔机钻头在x轴上的位移值X和y轴上的位移值Y；然后进行移动；
当气动打孔机钻头移动完成之后，通过视觉相机获取气动打孔机钻头的位置信息，即气动打孔机钻头在视觉相机坐标系内的坐标(xd，yd)。
作为本发明进一步的方案：获取气动打孔机钻头的终点坐标(xd，yd)与目标打孔坐标(xm-xn，ym-yn)的误差值，包括x轴方向误差值Xw，y轴方向误差值Yw；
Xw＝|xd-xm+xn|；
Yw＝|yd-ym+yn|。
作为本发明进一步的方案：所述核验校正模块的工作步骤包括：
获取误差极值Xw i，并与Xw比较；
若Xw≤Xwi；则定位准确；
若Xw＞Xwi；则进行二次定位；
获取误差极值Yw i，并与Yw比较；
若Yw≤Ywi；则定位准确；
若Yw＞Ywi；则进行二次定位。
作为本发明进一步的方案：一种用于气动打孔机的定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：获取待打孔件的图像信息、气动打孔机钻头的初始位置信息和待打孔件在服务器内坐标信息；
步骤二：将视觉相机获得的待打孔件的坐标系与待打孔件在服务器内的坐标系进行合并，获得待打孔件在视觉相机获得的坐标系中的打孔坐标；
步骤三：计算处理气动打孔机钻头行程信息；得到气动打孔机钻头在x轴上的位移值X和y轴上的位移值Y；
步骤四：获取气动打孔机钻头的终点坐标与目标打孔坐标的误差值，并进行核验。
本发明的有益效果：
本发明中，通过对需要打孔的待打孔件进行视觉拍照，并对图像信息进行坐标系的建立，然后将待打孔件中需要打孔的位置在视觉图像中的坐标系中进行体现，然后再将气动打孔机钻头的位置在视觉图像的坐标系中得以拟合实现，然后得到气动打孔机钻头在对待打孔件进行打孔时，需要在平面x方向和y方向的位移值，再通过气动打孔机控制气动打孔机钻头进行位移，当位移完成之后，再对气动打孔机进行视觉拍照并定位，然后与计算得到的坐标值进行比较，获得位移误差，然后判断位移误差是否在满足要求，如果气动打孔机钻头位移完成之后仍误差较大，则重新进行定位；
整个过程将视觉图像坐标、气动打孔机钻头坐标和待加工件的服务器中加工坐标进行合并计算，有效的保证了气动打孔机定位的准确性，解决了待加工件在打孔之前的定位过程中出现偏差而导致打孔不合格的情况；在打孔过程中，无需对待打孔件进行严格的定位，只需要进行固定即可，大大提高了打孔效率，降低了工人在对待打孔件固定时的工作量。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明系统框图；
图2是本发明系统工作方法示意图。
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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
请参阅图1－图2所示，本发明为一种用于气动打孔机的定位系统，包括：
数据采集模块：用于采集获取待打孔件的图像信息并发送至数据处理模块，获取气动打孔机钻头的初始位置信息和终点位置信息；
数据处理模块：用于对图像信息建立平面坐标系，并得到待打孔件需要打孔的目标信息；用于获取气动打孔机钻头的空间坐标系，还用于计算处理气动打孔机钻头的行程信息；
空间位移模块：获得气动打孔机钻头的行程信息，并控制行程位移；
核验校正模块：用于对终点位置信息误差进行判定并进行核验校正。
通过对待打孔件进行图像获取，并进行坐标系的建立，再根据服务器对待打孔件的坐标系进行合并处理，得到待打孔件所要打孔的位置在图像坐标系里的位置，然后再根据气动打孔机钻头的位置获得气动打孔机钻头的行程，最后再根据气动打孔机钻头的终点位置进行核验，判断气动打孔机钻头的位置是否准确。
实施例二
基于上述系统，本实施例提出一种数据采集模块的方案，具体的：
数据采集模块的工作内容包括：
通过视觉相机移动至待打孔件的上方，获取当前待打孔件的图像信息；
通过气动打孔机上的传感器获取气动打孔机钻头的初始位置信息，即气动打孔机钻头定位前在空间坐标系内的坐标，并标记为(xc，yc，zc)；
通过气动打孔机上的传感器获取气动打孔机钻头的终点位置信息，即气动打孔机钻头定位后在空间坐标系内的坐标。
数据处理模块以视觉相机的视野中心点作为坐标原点，以待打孔件的表面为基准建立平面坐标系，并将坐标点标记为(xp，yp)；
同时由服务器中获取待打孔件在服务器内坐标信息；以及待打孔件的打孔目标坐标(xm，ym)；
将视觉相机获得的待打孔件的坐标系与待打孔件在服务器内的坐标系进行合并，基于打孔目标坐标(xm，ym)获得待打孔件在视觉相机获得的坐标系中的打孔坐标。
具体的，包括：
获取视觉相机的待打孔件坐标系的原点(0,0)位于待打孔件在服务器内坐标系的坐标点(xn，yn)；
基于打孔目标在服务器内坐标系的坐标点(xm，ym)，得到打孔目标在视觉相机的打孔坐标系内的打孔坐标(xm-xn，ym-yn)。
另外，关于计算处理气动打孔机钻头行程信息的步骤，包括：
基于气动打孔机钻头的空间坐标系，获取纵坐标为0的坐标平面，得到钻头平面坐标系；
获取视觉相机的待打孔件坐标系的原点(0,0)位于钻头平面坐标系内的坐标点(xl，y l)；
基于气动打孔机钻头位于钻头坐标系内的坐标点(xc，yc)，得到气动打孔机钻头在视觉相机坐标系内的初始坐标(xc-x l，yc-y l)；
通过X＝xm-xn-xc-x l得到气动打孔机钻头在x轴上的位移值X；
通过Y＝ym-yn-yc-y l得到气动打孔机钻头在y轴上的位移值Y。
空间位移模块获取气动打孔机钻头在x轴上的位移值X和y轴上的位移值Y；然后进行移动；
当气动打孔机钻头移动完成之后，通过视觉相机获取气动打孔机钻头的位置信息，即气动打孔机钻头在视觉相机坐标系内的坐标(xd，yd)。
获取气动打孔机钻头的终点坐标(xd，yd)与目标打孔坐标(xm-xn，ym-yn)的误差值，包括x轴方向误差值Xw，y轴方向误差值Yw；
Xw＝|xd-xm+xn|；
Yw＝|yd-ym+yn|。
核验校正模块的工作步骤包括：
获取误差极值Xw i，并与Xw比较；
若Xw≤Xwi；则定位准确；
若Xw＞Xwi；则进行二次定位；
获取误差极值Yw i，并与Yw比较；
若Yw≤Ywi；则定位准确；
若Yw＞Ywi；则进行二次定位。
关于打孔过程中，气动打孔机钻头向下运动的方向，则可以直接根据待打孔件的高度和打孔深度直接进行打孔，本实施例中不对该部分定位做过多赘述；
通过对需要打孔的待打孔件进行视觉拍照，并对图像信息进行坐标系的建立，然后将待打孔件中需要打孔的位置在视觉图像中的坐标系中进行体现，然后再将气动打孔机钻头的位置在视觉图像的坐标系中得以拟合实现，然后得到气动打孔机钻头在对待打孔件进行打孔时，需要在平面x方向和y方向的位移值，再通过气动打孔机控制气动打孔机钻头进行位移，当位移完成之后，再对气动打孔机进行视觉拍照并定位，然后与计算得到的坐标值进行比较，获得位移误差，然后判断位移误差是否在满足要求，如果气动打孔机钻头位移完成之后仍误差较大，则重新进行定位；
整个过程将视觉图像坐标、气动打孔机钻头坐标和待加工件的服务器中加工坐标进行合并计算，有效的保证了气动打孔机定位的准确性，解决了待加工件在打孔之前的定位过程中出现偏差而导致打孔不合格的情况；在打孔过程中，无需对待打孔件进行严格的定位，只需要进行固定即可，大大提高了打孔效率，降低了工人在对待打孔件固定时的工作量。
实施例三
一种用于气动打孔机的定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：获取待打孔件的图像信息、气动打孔机钻头的初始位置信息和待打孔件在服务器内坐标信息；
步骤二：将视觉相机获得的待打孔件的坐标系与待打孔件在服务器内的坐标系进行合并，获得待打孔件在视觉相机获得的坐标系中的打孔坐标；
步骤三：计算处理气动打孔机钻头行程信息；得到气动打孔机钻头在x轴上的位移值X和y轴上的位移值Y；
步骤四：获取气动打孔机钻头的终点坐标与目标打孔坐标的误差值，并进行核验。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (9)
1.一种用于气动打孔机的定位系统，其特征在于，包括：
数据采集模块：用于采集获取待打孔件的图像信息并发送至数据处理模块，获取气动打孔机钻头的初始位置信息和终点位置信息；
数据处理模块：用于对图像信息建立平面坐标系，并得到待打孔件需要打孔的目标信息；用于获取气动打孔机钻头的空间坐标系，还用于计算处理气动打孔机钻头的行程信息；
空间位移模块：获得气动打孔机钻头的行程信息，并控制行程位移；
核验校正模块：用于对终点位置信息误差进行判定并进行核验校正。
2.根据权利要求1所述的一种用于气动打孔机的定位系统，其特征在于，所述数据采集模块的工作内容包括：
通过视觉相机移动至待打孔件的上方，获取当前待打孔件的图像信息；
通过气动打孔机上的传感器获取气动打孔机钻头的初始位置信息，即气动打孔机钻头定位前在空间坐标系内的坐标，并标记为(xc，yc，zc)；
通过气动打孔机上的传感器获取气动打孔机钻头的终点位置信息，即气动打孔机钻头定位后在空间坐标系内的坐标。
3.根据权利要求1所述的一种用于气动打孔机的定位系统，其特征在于，所述数据处理模块以视觉相机的视野中心点作为坐标原点，以待打孔件的表面为基准建立平面坐标系，并将坐标点标记为(xp，yp)；
同时由服务器中获取待打孔件在服务器内坐标信息；以及待打孔件的打孔目标坐标(xm，ym)；
将视觉相机获得的待打孔件的坐标系与待打孔件在服务器内的坐标系进行合并，基于打孔目标坐标(xm，ym)获得待打孔件在视觉相机获得的坐标系中的打孔坐标。
4.根据权利要求3所述的一种用于气动打孔机的定位系统，其特征在于，所述数据处理模块中：将视觉相机获得的待打孔件的坐标系与待打孔件在服务器内的坐标系进行合并的步骤包括：
获取视觉相机的待打孔件坐标系的原点(0,0)位于待打孔件在服务器内坐标系的坐标点(xn，yn)；
基于打孔目标在服务器内坐标系的坐标点(xm，ym)，得到打孔目标在视觉相机的打孔坐标系内的打孔坐标(xm-xn，ym-yn)。
5.根据权利要求1所述的一种用于气动打孔机的定位系统，其特征在于，所述数据处理模块中：计算处理气动打孔机钻头行程信息的步骤包括：
基于气动打孔机钻头的空间坐标系，获取纵坐标为0的坐标平面，得到钻头平面坐标系；
获取视觉相机的待打孔件坐标系的原点(0,0)位于钻头平面坐标系内的坐标点(xl，yl)；
基于气动打孔机钻头位于钻头坐标系内的坐标点(xc，yc)，得到气动打孔机钻头在视觉相机坐标系内的初始坐标(xc-xl，yc-yl)；
通过X＝xm-xn-xc-xl得到气动打孔机钻头在x轴上的位移值X；
通过Y＝ym-yn-yc-yl得到气动打孔机钻头在y轴上的位移值Y。
6.根据权利要求5所述的一种用于气动打孔机的定位系统，其特征在于，所述空间位移模块获取气动打孔机钻头在x轴上的位移值X和y轴上的位移值Y；然后进行移动；
当气动打孔机钻头移动完成之后，通过视觉相机获取气动打孔机钻头的位置信息，即气动打孔机钻头在视觉相机坐标系内的坐标(xd，yd)。
7.根据权利要求6所述的一种用于气动打孔机的定位系统，其特征在于，获取气动打孔机钻头的终点坐标(xd，yd)与目标打孔坐标(xm-xn，ym-yn)的误差值，包括x轴方向误差值Xw，y轴方向误差值Yw；
Xw＝|xd-xm+xn|；
Yw＝|yd-ym+yn|。
8.根据权利要求7所述的一种用于气动打孔机的定位系统，其特征在于，所述核验校正模块的工作步骤包括：
获取误差极值Xw i，并与Xw比较；
若Xw≤Xwi；则定位准确；
若Xw＞Xwi；则进行二次定位；
获取误差极值Yw i，并与Yw比较；
若Yw≤Ywi；则定位准确；
若Yw＞Ywi；则进行二次定位。
9.一种用于气动打孔机的定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：获取待打孔件的图像信息、气动打孔机钻头的初始位置信息和待打孔件在服务器内坐标信息；
步骤二：将视觉相机获得的待打孔件的坐标系与待打孔件在服务器内的坐标系进行合并，获得待打孔件在视觉相机获得的坐标系中的打孔坐标；
步骤三：计算处理气动打孔机钻头行程信息；得到气动打孔机钻头在x轴上的位移值X和y轴上的位移值Y；
步骤四：获取气动打孔机钻头的终点坐标与目标打孔坐标的误差值，并进行核验。
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