TWI809705B - 加工路徑產生方法及裝置 - Google Patents
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Abstract
一種加工路徑產生方法，包括以下步驟。移動取像裝置至感興趣區的第一位置對工件進行取像，以取得第一影像。移動取像裝置至第二位置對工件進行取像，以取得第二影像。依據第一影像與第二影像，取得工件的第一邊緣特徵與第二邊緣特徵。依據第一邊緣特徵與第二邊緣特徵，擬合出工件的三維邊緣資訊。依據三維邊緣資訊，產生加工路徑。
Description
本發明是關於一種加工路徑產生方法及裝置。
一般來說，數值控制(computer numerical control, CNC)工具機對工件進行加工處理後，部分產品線需要設定額外人工除毛邊工作站，以便對加工後之工件的毛邊進行進一步的處理。例如脫蠟鑄造工件形狀誤差可達2mm。然而，對於量產型高精度數值控制工具機來說，無法彈性地針對單一工件變異量進行修正，因此，工件加工後去毛邊工序須以人工方式去除，耗費人力時間成本，尤其面對硬材其手工品質更難以掌控。
據此，如何有效地產生工件之邊緣加工路徑，以提高機台加工的彈性，並增加使用上的便利性是當前重要的課題。
本發明提供一種加工路徑產生方法及裝置，藉以有效地產生工件之邊緣加工路徑，以提高機台加工的彈性，並增加使用上的便利性。
本發明提供一種加工路徑產生方法，包括下列步驟。移動取像裝置至感興趣區的第一位置對工件進行取像，以取得第一影像。移動取像裝置至第二位置對工件進行取像，以取得第二影像。依據第一影像與第二影像，取得工件的第一邊緣特徵與第二邊緣特徵。依據第一邊緣特徵與第二邊緣特徵，擬合出工件的三維邊緣資訊。依據三維邊緣資訊，產生加工路徑。
本發明提供一種加工路徑產生裝置，包括取像裝置與處理裝置。取像裝置設置於加工機上。處理裝置控制加工機移動取像裝置至感興趣區的第一位置對工件進行取像，以取得第一影像，以及移動取像裝置至第二位置對工件進行取像，以取得第二影像，處理裝置依據第一影像與第二影像，取得工件的第一邊緣特徵與第二邊緣特徵，依據第一邊緣特徵與第二邊緣特徵，擬合出工件的三維邊緣資訊，以及依據三維邊緣資訊，產生加工路徑。
本發明所揭露之加工路徑產生方法及裝置，透過移動取像裝置至感興趣區的第一位置對工件進行取像，以取得第一影像，以及移動取像裝置至第二位置對工件進行取像，以取得第二影像，並依據第一影像與第二影像，取得工件的第一邊緣特徵與第二邊緣特徵，且依據第一邊緣特徵與第二邊緣特徵，擬合出工件的三維邊緣資訊，再依據三維邊緣資訊，產生加工路徑。如此一來，可以有效地產生工件之邊緣加工路徑，以提高機台加工的彈性，並增加使用上的便利性。
本說明書的技術用語參照本技術領域之習慣用語，如本說明書對部分用語有加以說明或定義，該部分用語之解釋以本說明書之說明或定義為準。本揭露之各個實施例分別具有一或多個技術特徵。在可能實施的前提下，本技術領域具有通常知識者可選擇性地實施任一實施例中部分或全部的技術特徵，或者選擇性地將這些實施例中部分或全部的技術特徵加以組合。
在以下所列舉的各實施例中，將以相同的標號代表相同或相似的元件或組件。
第1圖為依據本發明之一實施例之加工路徑產生裝置的示意圖。請參考第1圖，加工路徑產生裝置100可以包括取像裝置110與處理裝置120。
取像裝置110可以設置於加工機150。進一步來說，取像裝置150可以設置於加工機150的主軸上。在一些實施例中，取像裝置110可以包括取像鏡頭與取像單元，或是電荷耦合元件(charge coupled device, CCD)，但本發明實施例不限於此。另外，加工機150可以是數值控制工具機或是其他類型的工具機，但本發明實施例不限於此。
處理裝置120耦接取像裝置110。處理裝置120可以控制加工機150移動取像裝置110至感興趣區(region of interest, ROI)的第一位置對工件160進行取像，以取得第一影像。在本實施例中，感興趣區可以包括方框、圓形、橢圓、不規則多邊形，但本發明實施例不限於此。例如，感興趣區的形狀可以依據工件的外觀形狀進行調整。另外，感興趣區也可對應一座標值。此外，感測區域的形狀及其對應的座標值可以由使用者根據工件160的外觀形狀進行設定及調整，且感興趣區及其對應的座標值可以預先儲存於處理裝置120的儲存裝置，例如記憶體、硬碟等。
接著，處理裝置110可以控制加工機150移動取像裝置110至第二位置對工件160進行取像，以取得第二影像。在本實施例中，加工機150可以在水平方向上將取像裝置110由第一位置移動至第二位置。舉例來說，水平方向可以包括X軸及Y軸。在一些實施例中，加工機150可以在X軸上將取像裝置110由第一位置移動至第二位置。在一些實施例中，加工機150可以在Y軸上將取像裝置110由第一位置移動至第二位置。在一些實施例中，加工機150可以在X軸及Y軸上取像裝置110由第一位置移動至第二位置。
在處理裝置120取得工件160的第一影像與第二影像後，處理裝置120可以依據第一影像與第二影像，取得工件160的第一邊緣特徵與第二邊緣特徵。也就是說，處理裝置120可以與感興趣區對應之第一影像與第二影像進行分析及處理，而無須對第一影像與第二影像的整體影像進行分析及處理，以取得工160的件第一邊緣特徵與第二邊緣特徵。如此一來，可以加快取得工件160的第一邊緣特徵與第二邊緣特徵的速度。
接著，處理裝置120可以依據第一邊緣特徵與第二邊緣特徵，擬合出工件160的三維邊緣資訊。舉例來說，處理裝置120可以計算第一邊緣特徵與第二邊緣特徵之間的偏移量，以取得第一邊緣特徵與第二邊緣特徵之間的深度差異(例如Z軸資訊)，進而擬合出工件160的三維邊緣資訊，處理裝置120可以依據第一邊緣特徵與第二邊緣特徵之後，處理裝置120可以依據上述三維邊緣資訊，產生加工路徑。也就是說，處理裝置120可以透過三維座標軸將三維邊緣資訊轉換成加工路徑，以便處理裝置120可以依據加工路徑，控制加工機150對工件160進行後續的加工處理，例如對工件160之邊緣的毛邊進行切削。如此一來，本實施例之加工機150加工後不需經換模重校，直接透過取像裝置110與處理裝置120產生適應各別工件160之加工路徑，以增加使用上的便利性。
在本實施例中，處理裝置120可以包括微控制器(micro control unit, MCU)或微處理器(micro-processor)，但本發明實施例不限於此。另外，取像裝置110與處理裝置120可分離設置，亦即處理裝置120不設置於工具機150上，如第1圖所示，但本發明實施例不限於此。在一些實施例中，取像裝置110與處理裝置120可以設置工具機150上。
進一步來說，在處理裝置120取得工件160對應的第一邊緣特徵與第二邊緣特徵後，處理裝置120可以將第一邊緣特徵與第二邊緣特徵進行邊緣點梯度運算，以確定工件160的多個邊緣特徵點。在本實施例中，上述邊緣點梯度運算可以是索伯運算子(Soble operator)，但本發明實施例不限於此。
也就是說，處理裝置120可以將第一邊緣特徵與第二邊緣特徵對應之影像的梯度向量作為邊緣判斷依據，且對於不同方向性(即X軸方向與Y軸方向)的邊緣是用分開的矩陣遮罩(mask)來做偵測。當影像的梯度向量(gradient vector)變化超過一個閥值(threshold)時，處理裝置120可以判斷上述影像為工件160的邊緣(edge)，並據以產生工件160的邊緣特徵點。
接著，處理裝置120可以對上述邊緣特徵點進行特徵點篩選，以取得多個離散特徵點。進一步來說，處理裝置120例如透過標籤化(labeling)法對邊緣特徵點進行特徵點篩選，以取得上述離散特徵點。
舉例來說，處理裝置120可以將上述邊緣特徵點所對應影像切割成多個區塊，且對每一個區塊給一個標籤，並把所有相鄰區塊標示為同一個標籤。接著，處理裝置120會判斷每一個標籤對應之區塊的邊緣特徵點的數量。如果某一標籤對應之區塊的邊緣特徵點的數量低於一預設數量(亦即邊緣特徵點的數量太少)，則處理裝置120會判斷出上述標籤對應之區塊的邊緣特徵點為雜訊，並將上述標籤對應之區塊的邊緣特徵點都清除。如果某一標籤對應之區塊的邊緣特徵點的數量大於或等於預設數量，則處理裝置120會將上述邊緣特徵點作為離散特徵點輸出。
接著，處理裝置120可以對上述離散特徵點進行計算，以產生工件160的邊緣資訊。進一步來說，在處理裝置120取得上述離散特徵點後，處理裝置120可以選取上述離散特徵點中的兩個離散特徵。接著，處理裝置120可以計算上述兩個離散特徵點的間距，以確定此兩個離散特徵點之間距離較小或較大。之後，處理裝置120可以判斷上述間距是否大於預設間距。
當判斷上述間距未大於預設間距時，表示上述兩個離散特徵點之間的距離較小，則處理裝置120可以直接輸出此兩個離散特徵。當判斷間距大於預設間距時，表示上述兩個離散特徵點之間的間距較大，處理裝置120可以計算兩個離散特徵點的曲率，以便判斷上述兩個離散特徵點之間的一連線為直線或弧線。
接著，處理裝置120可以判斷曲率是否小於預設曲率。當判斷曲率未小於預設曲率時，表示上述兩個離散特徵點之間的連線為直線，則處理裝置120可以於兩個離散特徵之間進行直線補點操作，以產生多個第一補點，並輸出上述第一補點與上述兩個離散特徵點，以便作為後續連接的依據。
當判斷曲率小於預設曲率時，表示上述兩個離散特徵點之間的連線為弧線，則處理裝置120依據曲率於兩個離散特徵之間進行弧線補點操作，以產生多個第二補點，並輸出上述第二補點與上述兩個離散特徵，以作為後續連接的依據。在一些實施例中，處理裝置120例如利用最小平方法，依據上述曲率於兩個離散特徵之間進行弧線補點操作，以產生上述第二補點。
接著，處理裝置120可以判斷離散特徵點是否全部被選取完畢。當判斷離散特徵點未全部被選取完畢時，處理裝置120會持續選取離散特徵點中的兩個離散特徵點，亦即選取新的個離散特徵點，並對新的兩個離散特徵點進行如上的操作，以便對所有的離散特徵點進行處理。
當判斷離散特徵點全部被選取完畢時，處理裝置120可以依據離散特徵點、第一補點、第二補點，產生工件160的邊緣資訊。舉例來說，處理裝置120可以將上述離散特徵點、第一補點與第二補點進行連接，以產生工件160的邊緣輪廓並作為工件160的邊緣資訊。如此一來，透過上述第一補點與第二補點的產生，可以增加工件160的邊緣資訊的準確性。
接著，處理裝置120可以依據第一邊緣特徵與第二邊緣特徵，取得工件160的深度資訊。舉例來說，假設第一邊緣特徵之第一邊緣點的深度與第二邊緣特徵之第二邊緣點的深度相同，則取像裝置110移動後所取得之第一邊緣點與第二邊緣點的對位置不變。假設第一邊緣特徵之第一邊緣點的深度與第二邊緣特徵之第二邊緣點的深度不同(亦即第一邊緣點與第二邊緣點的深度有差異)，則取像裝置110移動後所取得之第一邊緣點與第二邊緣點的相對位置會改變。
如此一來，透過控制加工機150移動取像模組110可以取得第一邊緣特徵與第二邊緣特徵，並透過計算上述第一邊緣特徵之第一邊緣點與第二邊緣特徵之第二邊緣點的相對位置，以取得第一邊緣特徵點與第二邊緣特徵點對應的深度資訊作為工件160的深度資訊。接著，處理裝置120可以依據工件160的邊緣資訊與工件160的深度資訊，擬合出工件160的三維邊緣資訊。
第2圖為依據本發明之一實施例之加工路徑產生方法的流程圖。在步驟S202中，移動取像裝置至感興趣區的第一位置對工件進行取像，以取得第一影像。在步驟S204中，移動取像裝置至第二位置對工件進行取像，以取得第二影像。在步驟S206中，依據第一影像與第二影像，取得工件的第一邊緣特徵與第二邊緣特徵。
在步驟S208中，依據第一邊緣特徵與第二邊緣特徵，擬合出工件的三維邊緣資訊。在步驟S210中，依據三維邊緣資訊，產生加工路徑。在本實施例中，上述感興趣區例如包括方框、圓形、橢圓、不規則多邊形。
第3圖為第2圖之步驟S208的詳細流程圖。在步驟S302中，將第一邊緣特徵與第二邊緣特徵進行邊緣點梯度運算，以確定工件的多個邊緣特徵點。在步驟S304中，對邊緣特徵點進行特徵點篩選，以取得多個離散特徵點。在步驟S306中，對離散特徵點進行計算，以產生工件的邊緣資訊。
在步驟S308中，依據第一邊緣特徵與第二邊緣特徵，取得工件的深度資訊。在步驟S310中，依據工件的邊緣資訊與工件的深度資訊，擬合出工件的三維邊緣資訊。在本實施例中，步驟S304更透過標籤化法對邊緣特徵點進行特徵點篩選，以取得離散特徵點。
第4圖為第3圖之步驟S306的詳細流程圖。在步驟S402中，選取離散特徵點的兩個離散特徵點。在步驟S404中，計算兩個離散特徵點的間距。在步驟S406中，判斷間距是否大於預設間距。當判斷間距未大於預設間距時，進入步驟S408，輸出兩個離散特徵點。
當判斷間距大於預設間距時，進入步驟S410，計算兩個離散特徵點的曲率。在步驟S412中，判斷曲率是否小於預設曲率。當判斷曲率未小於預設曲率時，進入步驟S414，於兩個離散特徵點之間進行直線補點操作，以產生多個第一補點，並輸出第一補點與兩個離散特徵點。
當判斷曲率小於預設曲率時，進入步驟S416，依據曲率於兩個離散特徵點之間進行弧線補點操作，以產生多個第二補點，並輸出第二補點與兩個離散特徵點。在步驟S418中，判斷離散特徵點是否全部被選取完畢。
當判斷離散特徵點未全部被選取完畢時，回到步驟S402，再次選取離散特徵點的兩個離散特徵點，亦即選擇新的兩個離散特徵點，並進行後續的步驟S04~S18，直到判斷離散特徵點未全部被選取完畢為止。當判斷離散特徵點全部被選取完畢時，進入步驟S420，依據離散特徵點、第一補點、第二補點，產生工件的邊緣資訊。
值得注意的是，第2圖、第3圖及第4圖之步驟的順序僅用以作為說明之目的，不用於限制本發明實施例之步驟的順序，且上述步驟之順序可由使用者視其需求而改變。並且，在不脫離本發明之精神以及範圍內，上述流程圖可增加額外之步驟或者使用更少之步驟。
綜上所述，本發明所揭露之加工路徑產生方法及裝置，透過移動取像裝置至感興趣區的第一位置對工件進行取像，以取得第一影像，以及移動取像裝置至第二位置對工件進行取像，以取得第二影像，並依據第一影像與第二影像，取得工件的第一邊緣特徵與第二邊緣特徵，且依據第一邊緣特徵與第二邊緣特徵，擬合出工件的三維邊緣資訊，再依據三維邊緣資訊，產生加工路徑。如此一來，可以有效地產生工件之邊緣加工路徑，以提高機台加工的彈性，並增加使用上的便利性。
本發明雖以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明的範圍，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許的更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100:加工路徑產生裝置
110:取像裝置
120:處理裝置
150:工具機
160:工件
S202~S210,S302~S310,S402~S420:步驟
第1圖為依據本發明之一實施例之加工路徑產生裝置的示意圖。
第2圖為依據本發明之一實施例之加工路徑產生裝置的流程圖。
第3圖為第2圖之步驟S208的詳細流程圖。
第4圖為第3圖之步驟S306的詳細流程圖。
S202~S210:步驟
Claims (8)
- 一種加工路徑產生方法，包括：移動一取像裝置至一感興趣區的一第一位置對一工件進行取像，以取得一第一影像；移動該取像裝置至一第二位置對該工件進行取像，以取得一第二影像；依據該第一影像與該第二影像，取得該工件的一第一邊緣特徵與一第二邊緣特徵；依據該第一邊緣特徵與該第二邊緣特徵，擬合出該工件的一三維邊緣資訊；以及依據該三維邊緣資訊，產生一加工路徑；其中依據該第一邊緣特徵與該第二邊緣特徵，擬合出該工件的該三維邊緣資訊的步驟包括：將該第一邊緣特徵與該第二邊緣特徵進行一邊緣點梯度運算，以確定該工件的多個邊緣特徵點；對該些邊緣特徵點進行一特徵點篩選，以取得多個離散特徵點；對該些離散特徵點進行計算，以產生該工件的一邊緣資訊；依據該第一邊緣特徵與該第二邊緣特徵，取得該工件的一深度資訊；以及依據該工件的該邊緣資訊與該工件的深度資訊，擬合出該工件的該三維邊緣資訊。
- 如請求項1之加工路徑產生方法，其中該感興趣區 包括方框、圓形、橢圓、不規則多邊形。
- 如請求項1之加工路徑產生方法，其中透過一標籤化法對該些邊緣特徵點進行該特徵點篩選，以取得該些離散特徵點。
- 如請求項1之加工路徑產生方法，其中對該些離散特徵點進行計算，以產生該工件的該邊緣資訊的步驟包括：選取該些離散特徵點的兩個離散特徵點；計算該兩個離散特徵點的一間距；判斷該間距是否大於一預設間距；當判斷該間距未大於該預設間距時，輸出該兩個離散特徵點；當判斷該間距大於該預設間距時，計算該兩個離散特徵點的一曲率；判斷該曲率是否小於一預設曲率；當判斷該曲率未小於該預設曲率時，於該兩個離散特徵點之間進行一直線補點操作，以產生多個第一補點，並輸出該些第一補點與該兩個離散特徵點；當判斷該曲率小於該預設曲率時，依據該曲率於該兩個離散特徵點之間進行一弧線補點操作，以產生多個第二補點，並輸出該些第二補點與該兩個離散特徵點；判斷該些離散特徵點是否全部被選取完畢；當判斷該些離散特徵點未全部被選取完畢時，回到選取該些離散特徵點的該兩個離散特徵點的步驟；以及當判斷該些離散特徵點全部被選取完畢時，依據該些離散特徵 點、該些第一補點、該些第二補點，產生該工件的該邊緣資訊。
- 一種加工路徑產生裝置，包括：一取像裝置，設置於一加工機上；以及一處理裝置，控制該加工機移動該取像裝置至一感興趣區的一第一位置對一工件進行取像，以取得一第一影像，以及移動該取像裝置至一第二位置對該工件進行取像，以取得一第二影像，該處理裝置依據該第一影像與該第二影像，取得該工件的一第一邊緣特徵與一第二邊緣特徵，依據該第一邊緣特徵與該第二邊緣特徵，擬合出該工件的一三維邊緣資訊，以及依據該三維邊緣資訊，產生一加工路徑；其中，該處理裝置將該第一邊緣特徵與該第二邊緣特徵進行一邊緣點梯度運算，以確定該工件的多個邊緣特徵點，該處理裝置對該些邊緣特徵點進行一特徵點篩選，以取得多個離散特徵點，該處理裝置對該些離散特徵點進行計算，以產生該工件的一邊緣資訊，該處理裝置依據該第一邊緣特徵與該第二邊緣特徵，取得該工件的一深度資訊，以及該處理裝置依據該工件的該邊緣資訊與該工件的深度資訊，擬合出該工件的該三維邊緣資訊。
- 如請求項5之加工路徑產生裝置，其中該感興趣區包括方框、圓形、橢圓、不規則多邊形。
- 如請求項5之加工路徑產生裝置，其中該處理裝置透過一標籤化法對該些邊緣特徵點進行該特徵點篩選，以取得該些離散特徵點。
- 如請求項5之加工路徑產生裝置，其中該處理裝置選取該些離散特徵點的兩個離散特徵點，該處理裝置計算該兩個離散特徵點的一間距，該處理裝置判斷該間距是否大於一預設間距，當判斷該間距未大於該預設間距時，該處理裝置輸出該兩個離散特徵點，當判斷該間距大於該預設間距時，該處理裝置計算該兩個離散特徵點的一曲率，該處理裝置判斷該曲率是否小於一預設曲率，當判斷該曲率未小於該預設曲率時，該處理裝置於該兩個離散特徵之間進行一直線補點操作，以產生多個第一補點，並輸出該些第一補點與該兩個離散特徵點，當判斷該曲率小於該預設曲率時，該處理裝置依據該曲率於該兩個離散特徵點之間進行一弧線補點操作，以產生多個第二補點，並輸出該些第二補點與該兩個離散特徵點，該處理裝置判斷該些離散特徵點是否全部被選取完畢，當判斷該些離散特徵點未全部被選取完畢時，該處理裝置持續選取該些離散特徵點的該兩個離散特徵點，以及當判斷該些離散特徵點全部被選取完畢時，該處理裝置依據該些離散特徵點、該些第一補點、該些第二補點，產生該工件的該邊緣資訊。
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