智能三坐标测量机中零件位置自动识别系统

　　1　引　　言

　　机器视觉是计算机视觉理论在具体问题中的应用。实际应用中有许多具体的视觉问题,如零件的识别、缺陷的检查、零件的定位等等,这些问题具有很重要的工程价值,机器视觉是解决它们的有效手段。随着现代生产自动化程度的不断提高,机器视觉在CMM中的应用也逐渐广泛。CMM通常是自动化加工生产线的一部分,为了保证检测的柔性,需要CMM在完成　　测量任务时要有一定的自主能力,即能够自动地感知作业环境的变化,作出相应的调整,机器视觉提供了CMM从环境中获得信息的最有效手段。

　　在三坐标测量机上,采用基于CAD三维模型的图像边缘匹配方法,建立了基于CAD的单摄像机零件位置自动识别系统。定位误差在0.5mm以内,定向误差在±0.5度以内,它基本上满足了自动测量中零件坐标系的定位要求。

　　2　零件位置自动识别系统总体设计

　　2.1　系统组成

　　零件可以不准确定位而是靠建立零件坐标系和相对的坐标计算处理来保证测量精度,是坐标测量机在工作方式上区别于其它检测设备与仪器的一个重要特性。同时考虑到机器视觉系统的优越性,因此采用机器视觉进行零件位置的自动识别,在此基础上建立坐标系。

　　零件位置自动识别系统的主要任务是:

　　(1)确定零件在工作台上的放置方式。一般情况下,零件的其中一个面要放置在测量机的工作台面上,但零件的放置方式不是固定的,一般都有几个放置方式,如一个立方体可以有六种放置方式,一个圆柱体可以有三种放置方式。但零件的几何特征识别、零件CAD三维模型的建立以及零件的测量路径规划所使用的坐标系只有一个,即零件坐标系。因此零件位置自　　动识别系统首先要确定零件的放置方式,即确定零件在测量机工作台上的姿态。

　　(2)确定零件在测量机工作台上的位置和方向。零件的放置方式确定以后,零件在工作台上放置的位置和方向依然是未知的,因此零件位置自动识别系统要确定零件在工作台上放置的位置和方向。

     零件位置自动识别系统要完成这两个任务,不仅要从零件的CAD模型中,获取零件的几何信息,而且要依靠测量机的运动和机器视觉系统获得零件图像。如图1所示的机器视觉零件位置自动识别系统组成图,将视觉系统安装在三坐标测量机上,通过视觉系统的移动,将零件成像,并对其进行处理,然后和视觉的CAD几何信息进行匹配,获得零件在坐标测量机坐标系中的位置和方向,然后利用坐标转换确定零件在测量机中的位置和方向,最后将零件的坐标信息送回到零件CAD模型中。

　　2.2　视觉系统的组成和安装