[发明专利]一种工件在机床上位置的精准定位方法及视觉系统

权利要求书

1.一种工件在机床上位置的精准定位方法，用于将待测工件与机床的坐标系进行关联，其特征在于，包括以下步骤：

S1：提供与所述机床有相对位置关系的图像采集装置；

S2：通过所述图像采集装置通过若干点位采集所述待测工件，获取所述机床上本次待测工件的图像信息；

S3：通过所述步骤S2中的所述待测工件图像信息，获取所述待测工件图像的像素坐标信息；

S4：通过所述相机坐标系与所述机床坐标系的关联信息，以及所述待测工件图像的坐标信息与图像采集装置所在的相机坐标系的关联信息，获得所述待测工件图像的像素坐标系与所述机床坐标系的相互关系；

S5：确定所述工件在机床坐标系位置的精准定位信息。

2.根据权利要求1所述的一种工件在机床上位置的精准定位方法，其特征在于，所述步骤S2中所述图像采集装置通过单点位采集所述待测工件，获取所述机床上本次待测工件的图像信息。

3.根据权利要求1所述的一种工件在机床上位置的精准定位方法，其特征在于，所述步骤S2所述图像采集装置通过多点位采集所述待测工件，获取所述机床上本次待测工件的图像信息；

所述步骤S3进一步包括图像拼接过程，所述图像拼接过程是将所述步骤S2中的多点位采集的所述图像信息进行图像拼接，提取所述待测工件的轮廓信息，得到所述待测工件图像的像素坐标信息。

4.根据权利要求2或3所述的一种工件在机床上位置的精准定位方法，其特征在于，

在步骤S4之前还包括：

第一采集点位所述待测工件的图像范围内的所述待测工件上至少设置第一定位点和第二定位点，所述第一定位点作为所述机床坐标系的参考原点，

步骤S4进一步包括：

根据所述第一定位点与所述第二定位点的像素中心点坐标求得相机坐标系相对于机床坐标系的偏转角度，从而求得所述工件在机床坐标系包括位置和角度的精准定位信息。

5.根据权利要求4所述的一种工件在机床上位置的精准定位方法，其特征在于，

步骤S4进一步包括：

根据第一采集点位所述待测工件的图像信息，获得图像中心在像素坐标下的像素坐标；

根据机床在第一定位点与第二定位点之间的已知距离和图像中与之对应的第一定位点与第二定位点像素坐标之间的距离求得图像的比例尺；

根据图像中第一定位点像素坐标与图像中心点像素坐标的坐标偏移量，以及图像的比例尺求得相机坐标系原点与机床坐标系参考原点之间的偏移量；

当图像采集装置通过单点位采集所述待测工件的图像信息时，根据图像采集装置的第一采集点位图像的像素坐标系与其对应的相机坐标系的相互关系，以及相机坐标系与机床坐标系的相互关系，求得第一采集点位图像的像素坐标系与机床坐标系的相互关系，进而将像素坐标系与机床坐标系进行关联，确定所述待测工件在机床坐标系包括位置和角度的精准定位信息；

当图像采集装置通过多点位采集所述待测工件的图像信息时，根据图像采集装置的第一采集点位图像的像素坐标系与其对应的相机坐标系的相互关系，以及相机坐标系与机床坐标系的相互关系，求得第一采集点位图像的像素坐标系与机床坐标系的相互关系，再通过拼接过程把第一采集点位以外的其它采集点位图像的像素坐标系转换为第一采集点位图像的像素坐标系，从而获得整个工件拼接图像的全局像素坐标系，进而将像素坐标系与机床坐标系进行关联，确定所述待测工件在机床坐标系包括位置和角度的精准定位信息。

6.如权利要求5所述的工件在机床上位置的精准定位方法，其特征在于，像素坐标系与相机坐标系转换公式如下所示：

其中，S：图像的比例尺长度；

(u₀，v₀)：图像坐标原点在图像的像素坐标系中的坐标；

(u，v)：工件图像中的像素点坐标；

(X_c，Y_c)：与工件图像的像素点相对应的在相机坐标系中的坐标。