[发明专利]基于机器视觉的数控工作台误差自校正系统及方法

权利要求书

1.一种基于机器视觉的数控工作台误差自校正系统，包括X、Y、Z三坐标运动工作台，运动体(10)设于X、Y、Z三坐标运动工作台上，伺服电机通过运动控制卡与X、Y、Z三坐标运动工作台上的X、Y、Z轴连接，运动控制卡连接工业计算机(9)，其特征在于：所述运动体(10)上设有图像采集系统，所述X、Y、Z三坐标运动工作台的载物台(3)上设有大小覆盖X、Y、Z三坐标运动工作台整个工作区域的标定板(2)，所述工业计算机(9)连接图像采集系统。

2.如权利要求1所述的一种基于机器视觉的数控工作台误差自校正系统，其特征在于：所述X、Y、Z三坐标运动工作台的载物台(3)两侧平行设有Y向滑动导轨(1)，X向滑动导轨(8)垂直设于Y向滑动导轨(1)上部且与Y向滑动导轨(1)可滑动式连接，Z向滑动导轨(6)垂直设于X向滑动导轨(8)上且与X向滑动导轨(8)可滑动式连接，所述运动体(10)设于Z向滑动导轨(6)上。

3.如权利要求1或2所述的一种基于机器视觉的数控工作台误差自校正系统，其特征在于：所述图像采集系统包括设于所述运动体(10)上的向下的镜头(5)，光源(4)设于镜头(5)下方，高分辨率工业相机(7)设于镜头(5)上方，高分辨率工业相机(7)连接所述工业计算机(9)。

4.如权利要求3所述的一种基于机器视觉的数控工作台误差自校正系统，其特征在于：所述光源(4)为均匀分布的LED前环形光源。

5.一种基于机器视觉的数控工作台误差自校正方法，其特征在于：该方法由以下3个步骤组成：

步骤1：首先使伺服电机带动X、Y、Z三坐标运动工作台上的Z轴运动，使镜头(5)对焦以保证高分辨率工业相机(7)采集到最清晰的图像；一旦对焦，Z轴的位置在后面的运动中将保持不变；

步骤2：通过伺服电机带动X、Y轴运动，从而使得运动体(10)及高分辨率工业相机(7)进行平面运动，采集标定板(2)的序列图像；

步骤3：根据运动体(10)在不同位置所采集的序列图像数据，通过图像处理算法获取当前的绝对坐标，并与运动指令和伺服电机的编码器反馈值进行对比，得到定位误差补偿值；

步骤4：连续在X-Y平面的不同位置进行定位检测并将各位置的定位误差补偿值数据存入数据库，作为工作时定位误差的修正值。

6.如权利要求5所述的一种基于机器视觉的数控工作台误差自校正方法，其特征在于：所述步骤3中图像处理算法为：保持X、Y、Z中某根轴静止，使所述运动体(10)沿另一个轴从位置A运动到位置B，运动距离需能保证在位置A和位置B处获取的两幅图像Ia和Ib保持30％～40％的重叠，分别记录运动前后的光栅或编码器的反馈值(Xa，Ya)和(Xb，Yb)；在图像Ib的重叠区选取一子区域作为模板，在图像Ia中进行灰度相关匹配算法求取模板在Ia中的对应像素坐标，该像素坐标映射的空间距离即为所述运动体(10)从位置A到位置B运动位移的绝对值。

7.如权利要求6所述的一种基于机器视觉的数控工作台误差自校正方法，其特征在于：所述灰度相关匹配算法为互信息测度计算准则或归一化互相关测度计算准则。