RU2672966C1 - Способ визуального наблюдения и контроля процесса механической обработки - Google Patents
Способ визуального наблюдения и контроля процесса механической обработки Download PDFInfo
- Publication number
- RU2672966C1 RU2672966C1 RU2017117798A RU2017117798A RU2672966C1 RU 2672966 C1 RU2672966 C1 RU 2672966C1 RU 2017117798 A RU2017117798 A RU 2017117798A RU 2017117798 A RU2017117798 A RU 2017117798A RU 2672966 C1 RU2672966 C1 RU 2672966C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- workpiece
- tool
- image
- movement
- contour
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q17/00—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
- B23Q17/24—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools using optics or electromagnetic waves
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B49/00—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation
- B24B49/12—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation involving optical means
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Image Analysis (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области механической обработки деталей и может быть использовано для контроля процесса обработки. Заготовку закрепляют на координатном столе, под объективом оптического устройства, содержащего верхний и нижний осветители. С помощью ЭВМ и программного обеспечения Altami Studio выводят на экран монитора видеоизображение заготовки и CAD-контура обработанной детали, затем совмещают оба изображения по базовым элементам, синхронизируют перемещения координатного стола с перемещением контура обработанной детали на экране монитора, проводят распознавание краев инструмента по градации серого цвета, выделяют на экране рабочую часть инструмента, сохраняют ее в памяти в виде растрового изображения и привязывают ее перемещение к перемещению инструмента. При обработке заготовки контроль осуществляют по взаимному расположению растрового изображения инструмента и CAD-контура обработанной детали. Использование изобретения позволяет повысить точность обработки. 5 ил.
Description
Способ визуального наблюдения и контроля процесса механической обработки
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для контроля процесса механической обработки деталей также в инструментальной, приборостроительной и других областях.
Известны способы контроля размеров готовой детали, при реализации которых использованы видеоизмерительные системы, содержащие объектив, видеокамеры, устройства подсветки и компьютер, оснащенный соответствующими программами обработки изображения (например, видеоизмерительные машины Quick Image, Quick Scope, Quick Vision фирмы Mitutoyo, http://mitutoyo-tools.ru/doc/mitutoyo-polnyy-katalog-instrumenta-2015-2017-russkiy-yazyk.html). Для проведения замеров с микронной и более высокой точностью используются специальные алгоритмы обработки изображения, к которым относят выделение края по градации серого, субпиксельная обработка изображения. Особенностью этих способов является то, что программное обеспечение используемых систем позволяет обрабатывать с высокой точностью только небольшие участки видеоизображения неподвижной детали. Однако, преодоление оптических искажений в видеопотоке, в реальном времени на изображениях, состоящих из нескольких мегапикселей, является сложной вычислительной задачей.
Известны также оптические профилешлифовальные станки (фирмы Okamoto, http://okamoto.sodicom.biz/upz-li/), на которых способы обработки деталей контролируют с помощью видео измерительных систем. Эти системы используются для настройки и взаимной координации шлифовального круга и заготовки перед началом обработки и для измерений готовой детали после окончания обработки. Обработка происходит по командам от системы ЧПУ. А так как шлифовальный круг подвержен износу, то для того, чтобы при обработке система ЧПУ учитывала его действительные размеры и форму, перед началом обработки заготовки выполняют предварительное шлифование тонкой металлической пластинки, при этом на пластинке образуется «отпечаток» формы круга, который система ЧПУ сохраняет и далее управляет обработкой с учетом размеров и формы этого «отпечатка». Таким образом, удается избежать оптических искажений при приближении шлифовального круга к обрабатываемой заготовке.
Недостатком таких станков является то, что в процессе обработки видеоизмерительная система не используется, обработка производится «вслепую».
Видеоизмерительные системы, которые применяются для программной обработки изображения для повышения контраста и четкости границ изделия, в частности, алгоритм, выделяющий край по градации серого цвета, связаны с равномерностью освещенности границ детали и инструмента. При приближении инструмента к детали на расстояние, близкое к разрешающей способности объектива, то есть на расстояние от нескольких сотых долей мм до нескольких мкм в зависимости от комбинации свойств объектива, видеокамеры и системы подсветки, освещенность границ в этом месте изменяется. При этом алгоритм выделения края по градации серого цвета начинает некорректно отображать границы инструмента и детали вплоть до того, что их изображения на экране сливаются, хотя в действительности между краями этих объектов остается какое-то небольшое расстояние.
Технический результат изобретения заключается в повышении точности обработанной детали за счет визуального контроля перемещения растрового изображения рабочей части инструмента, позволяющего устранить влияние на качество визуального контроля оптических искажений, возникающих при изменении освещенности в зоне контакта инструмента и заготовки.
Заявленный технический результат достигается за счет того, что в способе визуального контроля процесса механической обработки заготовки, закрепленной на координатном столе, включающим вывод на экран монитора видеоизображения заготовки и обрабатывающего инструмента посредством связанного с ЭВМ оптического устройства с объективом, верхним и нижним осветителями, при этом прием видеоизображения, его обработку и вывод на экран монитора осуществляют посредством ЭВМ, а визуальный контроль процесса механической обработки осуществляют с использованием упомянутого видеоизображения заготовки и обрабатывающего инструмента, на экран монитора дополнительно выводят предварительно сформированный CAD-контур обработанной детали в масштабе видеоизображения заготовки и совмещают его изображение с изображением заготовки по базовым элементам, связывают перемещение координатного стола с перемещением CAD-контура обработанной детали на экране монитора, выделяют на экране монитора изображение рабочей части инструмента для проведения обработки, и сохраняют ее в памяти ЭВМ в виде растрового изображения, перемещение которого на экране соответственно связывают с перемещением инструмента, а визуальный контроль процесса механической обработки осуществляют по взаимному расположению растрового изображения рабочей части инструмента и CAD-контура обработанной детали, причем распознавание краев обработанной детали осуществляют по градации серого цвета посредством программного обеспечения Altami Studio.
В отличие от известных аналогов, заявленная совокупность признаков позволила в предложенном способе осуществлять непрерывное визуальное наблюдение, контроль и управление обработкой детали, избегая влияния нежелательных оптических эффектов, возникающих при изменении освещенности в зоне контакта инструмента с заготовкой при программной обработке, так как рабочая часть инструмента имеет четкие очертания его растрового изображения, а окончательные размеры детали определяются векторными линиями CAD-изображения. Кроме того, исключается необходимость применения алгоритмов программной обработки всего видеопотока в реальном времени.
Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где:
на фиг. 1 - представлены фрагменты видеоизображения заготовки с оптическим увеличением 14х и цифровым увеличением 5х: А - без программной обработки; Б - после программной обработки;
на фиг. 2 - представлены видеоизображения инструмента, например, шлифовального круга, и заготовки после программной обработки видеопотока с наложенным на заготовку и совмещенным по базовому углу CAD -контуром обработанной детали;
на фиг. 3 - представлены видеоизображения инструмента, например, шлифовального круга, с выделенной и преобразованной в растровый формат рабочей частью инструмента, и заготовки после программной обработки видеопотока с наложенным на заготовку и совмещенным по базовому углу CAD-контуром обработанной детали;
на фиг. 4 - показано влияние изменения освещенности в зоне приближения инструмента к заготовке при выделении краев по градации серого цвета приводящее к образованию не существующего в действительности «нароста» на заготовке;
на фиг. 5 - показано, что отключение программного выделения границ не влияет на четкость контура CAD-контура обработанной детали и рабочей части инструмента (выделена зеленым цветом с красным контуром). При этом видно, что, между инструментом и заготовкой есть зазор, хотя край заготовки выглядит менее резким.
На фиг. 1А изображен фрагмент видеоизображения без программной обработки. На нем видна заготовка с размытыми краями, что создает неопределенность положения границы, и горизонтальная ось координат; заметно, что яркость в середине узкого паза ниже яркости белого поля экрана. На темном поле заготовки отображается значение координаты нижнего края паза по отношению к верхнему, то есть ширина паза, замеренная после программной обработки по фиг. 1Б. Она составляет 0,046 мм.
На фиг. 1Б - фрагмент того же, что и на фиг. 1А видеоизображения с программной обработкой. На нем видно, что граница видеоизображения после программной обработки (применен поиск границы по градации серого цвета) совпадает с горизонтальной осью координат. В действительности ширина паза, замеренная механическим путем составляла 0,09 мм. Это свидетельствует о том, что снижение яркости в узких зазорах (в том числе между инструментом и заготовкой) приводит к снижению точности отображения объектов и, следовательно, точности обработки деталей.
Способ осуществляют следующим образом.
Оператор станка закрепляет заготовку на координатном столе, выполненном с возможностью продольного, поперечного и вертикального перемещений, под объективом оптического устройства, содержащего верхний и нижний осветители. В качестве объектива может быть использован, например, би-телецентрический объектив. Далее оператор с помощью оптического устройства и ЭВМ с прикладным программным обеспечением Altami Studio (рег. №1073) выводит на экран монитора видеоизображение заготовки и импортированный CAD-контур обработанной детали, который необходимо получить на заготовке, предварительно созданный с помощью системы CAD, причем контур обработанной детали автоматически выводится на экран в масштабе видеоизображения заготовки, затем совмещают оба изображения по базовым элементам, связывают перемещения координатного стола с перемещением контура обработанной детали на экране монитора.
Программа Altami Studio, применяемая на станке, предназначена для приема видеоизображения, его обработки, импорта CAD-изображения, вывода на экран необходимых оператору параметров обработки, координат и снабжена дополнительными функциями, позволяющими реализовать предложенный способ.
Выводимое на экран изображение инструмента и заготовки без специальной программной обработки имеет недостаточно резкие края, поскольку в видеоизмерительных системах разных производителей применяются телецентрические объективы, разрешающая способность которых составляет от ~ 5 до 15 и более мкм. В свою очередь, матрицы видеокамер имеют пиксели с размером от ~ 1 до 8 мкм. В ряде случаев, по техническим и/или экономическим причинам нет возможности идеально подобрать разрешение объектива к размеру пикселя видеокамеры. Из-за этого изображение кромки детали проецируется на сенсор видеокамеры недостаточно резким (фиг. 1А), в результате чего ширина этой кромки воспринимается несколькими пикселями камеры. В следствии этого изображение кромки на экране монитора тоже выглядит не резким, если не применять программную обработку изображения для выделения края по градации серого цвета. Поэтому, используя потенциал программы Altami Studio, оператор осуществляет распознавание краев обработанной детали, добиваясь высокой резкости и контрастности изображения (фиг. 2). Чтобы избежать некорректного отображения границ детали (фиг. 1Б) и инструмента при работе алгоритма выделения краев по градации серого цвета при приближении инструмента к заготовке и при их контакте (фиг. 4), оператор выполняет следующие действия:
- инструмент отводится от детали на расстояние, при котором искажения не возникают, например, на несколько десятых долей мм и более;
- включает специальный алгоритм программы обработки изображения и указывает при помощи курсора поле, в котором расположена рабочая часть инструмента.
Указанную оператором рабочую часть инструмента программный алгоритм преобразует в наложенное растровое изображение, точно повторяющее форму рабочей части инструмента, и выделяет это изображение другим цветом (фиг. 3). Далее оператор связывает перемещение растрового изображения рабочей части инструмента с перемещением инструмента. Фактически являясь «фотографией» рабочей части инструмента, это наложенное растровое изображение становится независимым от нежелательных оптических эффектов. Кроме того, оператор получает возможность точного базирования заготовки на рабочем столе относительно осей координат и точного наложения CAD-контура детали на видеоизображение заготовки. Используя функционал программы, он совмещает базовые элементы заготовки, например, базовый угол прямоугольной заготовки с базовым углом CAD-контура детали. На фиг. 2 CAD-контур обработанной детали (выделено голубым цветом) наложен на черный контур заготовки и совмещен с его базовым нижним углом.
После этого при механической обработке заготовки контроль осуществляют по взаимному расположению растрового изображения инструмента и CAD-контура обработанной детали (фиг. 5).
Таким образом предложенный способ визуального наблюдения и контроля процесса механической обработки позволяет избежать влияния нежелательных оптических эффектов, возникающих при изменении освещенности в зоне контакта инструмента с заготовкой при программной обработке, а соответственно повысить точность обработанной детали, так как рабочая часть инструмента имеет четкие очертания его растрового изображения, а окончательные размеры детали определяются векторными линиями CAD-контура обработанной детали.
Claims (1)
- Способ визуального контроля процесса механической обработки заготовки, закрепленной на координатном столе, включающий вывод на экран монитора видеоизображения заготовки и обрабатывающего инструмента посредством связанного с ЭВМ оптического устройства с объективом, верхним и нижним осветителями, при этом прием видеоизображения, его обработку и вывод на экран монитора осуществляют посредством ЭВМ, а визуальный контроль процесса механической обработки осуществляют с использованием упомянутого видеоизображения заготовки и обрабатывающего инструмента, отличающийся тем, что на экран монитора дополнительно выводят предварительно сформированный CAD-контур обработанной детали в масштабе видеоизображения заготовки и совмещают его изображение с изображением заготовки по базовым элементам, связывают перемещение координатного стола с перемещением CAD-контура обработанной детали на экране монитора, выделяют на экране монитора изображение рабочей части инструмента для проведения обработки и сохраняют ее в памяти ЭВМ в виде растрового изображения, перемещение которого на экране соответственно связывают с перемещением инструмента, а визуальный контроль процесса механической обработки осуществляют по взаимному расположению растрового изображения рабочей части инструмента и CAD-контура обработанной детали, причем распознавание краев обработанной детали осуществляют по градации серого цвета посредством программного обеспечения Altami Studio.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017117798A RU2672966C1 (ru) | 2017-05-22 | 2017-05-22 | Способ визуального наблюдения и контроля процесса механической обработки |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017117798A RU2672966C1 (ru) | 2017-05-22 | 2017-05-22 | Способ визуального наблюдения и контроля процесса механической обработки |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2672966C1 true RU2672966C1 (ru) | 2018-11-21 |
Family
ID=64556442
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017117798A RU2672966C1 (ru) | 2017-05-22 | 2017-05-22 | Способ визуального наблюдения и контроля процесса механической обработки |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2672966C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2764064C1 (ru) * | 2020-10-02 | 2022-01-13 | Акционерное общество «Обнинское научно-производственное предприятие «Технология» им. А.Г.Ромашина» | Способ механической обработки крупногабаритных сложнопрофильных керамических изделий |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003326440A (ja) * | 2002-05-08 | 2003-11-18 | Yamagata Casio Co Ltd | ワーク自動計測方法 |
RU2386519C2 (ru) * | 2008-06-09 | 2010-04-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Курский государственный технический университет | Устройство прогнозирования и управления точностью токарной обработки деталей на оборудовании с числовым программным управлением (чпу) |
RU2438849C2 (ru) * | 2007-06-06 | 2012-01-10 | Мицубиси Электрик Корпорейшн | Устройство для создания программ, устройство числового программного управления, способ создания программ |
JP2012149987A (ja) * | 2011-01-19 | 2012-08-09 | Seiko Epson Corp | 位置検出システム、表示システム及び情報処理システム |
RU2571669C2 (ru) * | 2014-03-21 | 2015-12-20 | Олег Игоревич Аксенов | Электронный блок сенсорного управления координатным станком |
-
2017
- 2017-05-22 RU RU2017117798A patent/RU2672966C1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003326440A (ja) * | 2002-05-08 | 2003-11-18 | Yamagata Casio Co Ltd | ワーク自動計測方法 |
RU2438849C2 (ru) * | 2007-06-06 | 2012-01-10 | Мицубиси Электрик Корпорейшн | Устройство для создания программ, устройство числового программного управления, способ создания программ |
RU2386519C2 (ru) * | 2008-06-09 | 2010-04-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Курский государственный технический университет | Устройство прогнозирования и управления точностью токарной обработки деталей на оборудовании с числовым программным управлением (чпу) |
JP2012149987A (ja) * | 2011-01-19 | 2012-08-09 | Seiko Epson Corp | 位置検出システム、表示システム及び情報処理システム |
RU2571669C2 (ru) * | 2014-03-21 | 2015-12-20 | Олег Игоревич Аксенов | Электронный блок сенсорного управления координатным станком |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2764064C1 (ru) * | 2020-10-02 | 2022-01-13 | Акционерное общество «Обнинское научно-производственное предприятие «Технология» им. А.Г.Ромашина» | Способ механической обработки крупногабаритных сложнопрофильных керамических изделий |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20210073942A1 (en) | Image processing device, imaging system provided therewith, and calibration method | |
US9332247B2 (en) | Image processing device, non-transitory computer readable recording medium, and image processing method | |
EP2509324A1 (en) | Method and apparatus for analyzing stereoscopic or multi-view images | |
JP2013171425A (ja) | 画像処理装置 | |
JP2014517601A (ja) | 画像を生成し評価するための方法 | |
JP2007172397A (ja) | エッジ勾配検出方法、シミ欠陥検出方法、エッジ勾配検出装置、シミ欠陥検出装置 | |
JP2008232776A (ja) | 3次元形状計測装置および方法並びにプログラム | |
CN112669394A (zh) | 一种用于视觉检测系统的自动标定方法 | |
JP2017047794A (ja) | ヘッドアップディスプレイの歪補正方法とそれを用いたヘッドアップディスプレイの歪補正装置 | |
US20180372484A1 (en) | Distance measurement apparatus and distance measurement method | |
US11416978B2 (en) | Image processing apparatus, control method and non-transitory computer-readable recording medium therefor | |
CN115002429A (zh) | 一种基于摄像头计算自动校准投影位置的投影仪 | |
RU2672966C1 (ru) | Способ визуального наблюдения и контроля процесса механической обработки | |
KR101245529B1 (ko) | 카메라 캘리브레이션 방법 | |
CN108462867A (zh) | 自动标定跟踪式裸眼立体显示设备的系统及方法 | |
JP4867709B2 (ja) | 表示歪み測定装置及び表示歪み測定方法 | |
KR20170066749A (ko) | 헤드업 디스플레이의 영상 왜곡 보정 장치 및 방법 | |
JP6140255B2 (ja) | 画像処理装置及び画像処理方法 | |
US11830177B2 (en) | Image processing apparatus, control method and non-transitory computer-readable recording medium therefor | |
JP2011191170A (ja) | 画像処理装置 | |
CN103905762B (zh) | 投影模块的投影画面自动检查方法 | |
CN110148141A (zh) | 一种丝印滤光片小片检测计数方法及设备 | |
CN106097288B (zh) | 用于生成物体结构的衬度图像的方法及其相关的装置 | |
JP2007094536A (ja) | 対象物追跡装置及び対象物追跡方法 | |
EP1676238B1 (en) | A method for measuring dimensions by means of a digital camera |