專利名稱：工具機加工定位裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型系關(guān)于一種工具機加工定位裝置，尤指一種適用于計算機數(shù)值控制(Computer Numerical Control, CNC)工具機上對工件之加工位置進行定位的裝置。
背景技術(shù)：
以目前工具機的技術(shù)領(lǐng)域而言，對于工件之加工位置的定位始終維持傳統(tǒng)方式，即以探頭對工件的四周量測，以求出工件之中心或特定特征點。詳言之，以一般矩型工件而言，欲求出其中心的加工點，必須以探頭量測工件之四周側(cè)壁、及頂壁，亦即量測工件分別于X軸、Y軸、及Z軸上所占之長度距離后，再透過運算求取其工件之中心點。這樣的量測方式以最簡單的矩型工件而言，就必須進行五次量測。然而，一旦欲加工的工件是復(fù)雜、或不規(guī)則的形狀，或是工件擺放的角度有變化，則就必須進行更多次的量測，相當(dāng)耗時費工。而且。對于每個欲進行加工之工件都必須重新量測、定位，非常不利于大量生產(chǎn)。再者，對于小工件的定位，探頭量測的方式會變的非常的困難，甚至無法執(zhí)行。另外，以探頭量測的方式，很容易因為使用者操作不甚，而使探頭碰撞工件，導(dǎo)致工件或探頭毀損。此外，以探頭量測的方式非常仰賴操作者的經(jīng)驗及技術(shù)，不熟練的操作者容易耗費更多時間，且容易產(chǎn)生量測誤差。

實用新型內(nèi)容本實用新型之主要目的系在提供一種工具機加工定位裝置，俾能自動測量每一個工件的中心坐標(biāo)，進而快速地對每一個工件進行加工位置的自動定位，可以大幅降低習(xí)知工件定位所耗時間，且可顯著地提高定位的精準(zhǔn)度。為達成上 述目的，本實用新型一種工具機加工定位方法，其系用于對復(fù)數(shù)工件的加工位置進行定位，復(fù)數(shù)工件具有一外觀輪廓，且復(fù)數(shù)工件包括一標(biāo)準(zhǔn)工件、及至少一待加工件，方法包括以下步驟:首先，拍攝標(biāo)準(zhǔn)工件以獲得一標(biāo)準(zhǔn)影像，并于標(biāo)準(zhǔn)影像上輸入一特征輪廓，特征輪廓系至少局部地對應(yīng)于復(fù)數(shù)工件之外觀輪廓，標(biāo)準(zhǔn)工件與至少一待加工件之間具有一工件間距。再者，計算標(biāo)準(zhǔn)影像之中心點實際坐標(biāo)。接著，拍攝至少一待加工件以獲得一工件影像，又以特征輪廓對準(zhǔn)工件影像上之外觀輪廓后，計算工件影像之中心點實際坐標(biāo)。最后，計算工件影像與標(biāo)準(zhǔn)影像之中心點實際坐標(biāo)間的差值，并將之加上工件間距，而獲得至少一待加工件之一加工坐標(biāo)數(shù)據(jù)。據(jù)此，本實用新型系利用標(biāo)準(zhǔn)影像上所輸入之特征輪廓來對應(yīng)工件影像上的外觀輪廓，并計算對應(yīng)后工件影像的中心點實際坐標(biāo)。然后，再計算標(biāo)準(zhǔn)影像與工件影像之中心點實際坐標(biāo)的差值，并加上原本已知二者的工件間距，即可準(zhǔn)確得知待加工件之加工坐標(biāo)數(shù)據(jù)。換言之，本實用新型僅需進行拍攝及處理運算步驟，無須機械式的移動量測，便可快速、精準(zhǔn)地定位多個待加工件。其中，本實用新型所提供的自動定位方法中，關(guān)于計算標(biāo)準(zhǔn)影像之中心點實際坐標(biāo)的步驟中，可先計算標(biāo)準(zhǔn)影像之中心點像素坐標(biāo)值后，再將之轉(zhuǎn)換為中心點實際坐標(biāo)。同樣地，在計算工件影像之中心點實際坐標(biāo)的步驟中，可先計算工件影像之中心點像素坐標(biāo)值后，再將之轉(zhuǎn)換為中心點實際坐標(biāo)。據(jù)此，本實用新型系可利用影像中之像素作為坐標(biāo)值，并藉此轉(zhuǎn)換成實際加工尺寸的坐標(biāo)值。然而，上述將影像中之像素值來轉(zhuǎn)換成實際加工尺寸，可以透過一尺寸轉(zhuǎn)換比例值來進行。關(guān)于尺寸轉(zhuǎn)換比例值，本實用新型提供以下步驟來獲得:首先，拍攝標(biāo)準(zhǔn)工件而獲得一第一工件影像；接著，移動標(biāo)準(zhǔn)工件一特定距離后，拍攝標(biāo)準(zhǔn)工件而獲得一第二工件影像；最后，計算第一工件影像與第二工件影像之中心點像素坐標(biāo)值間的差值與特定距離間的比值。其中，工件所移動之特定距離較佳為二個軸向的移動距離。換言之，本實用新型所提供之方法系利用工件的實際位移量與影像中的像素坐標(biāo)的位移量間之比值，即可獲得上述之尺寸轉(zhuǎn)換比例值。再者，本實用新型所提供的自動定位方法中，關(guān)于計算標(biāo)準(zhǔn)影像之中心點實際坐標(biāo)可以包括以下步驟:首先，分割標(biāo)準(zhǔn)影像為復(fù)數(shù)興趣域，而標(biāo)準(zhǔn)影像上之每一興趣域包括有特征輪廓；接著，分別計算每一興趣域之幾何中心像素坐標(biāo)；最后，計算復(fù)數(shù)興趣域上之幾何中心像素坐標(biāo)間之中心點，其即為標(biāo)準(zhǔn)影像之中心點像素坐標(biāo)值。據(jù)此，上述所提之方法可以精準(zhǔn)且快速地算出所輸入之特征輪廓的中心點像素坐標(biāo)值。承上，本實用新型所提供的自動定位方法中，工件影像可以包括復(fù)數(shù)比對區(qū)，且復(fù)數(shù)比對區(qū)系對應(yīng)于復(fù)數(shù)興趣域，而關(guān)于計算工件影像之中心點實際坐標(biāo)可以包括以下步驟:首先，以標(biāo)準(zhǔn)影像之復(fù)數(shù)興趣域上的特征輪廓分別比對工件影像之復(fù)數(shù)比對區(qū)上的外觀輪廓；接著，分別計算每一比對區(qū)之幾何中心像素坐標(biāo)；最后，計算復(fù)數(shù)比對區(qū)上之幾何中心像素坐標(biāo)間之中心點，其即為中心點像素坐標(biāo)值。換言之，本實用新型可以透過將所輸入之特征輪廓分割成多個局部的特征輪廓，并以其分別去比對工件影像上所對應(yīng)的外觀輪廓，待所有部分特征輪廓比對完成時，才計算中心坐標(biāo)。據(jù)此，本實用新型可以適用不同尺寸但具相同外觀輪廓之工件的定位，亦即不論是工件尺寸放大或縮小，只要特征輪廓符合即可進行比對。因此，本實用新型可適用的尺寸范圍大，且藉由多特征部 分的比對方式可得到絕佳之精準(zhǔn)度。另外，本實用新型所提供的自動定位方法中，于最初始的步驟可定位標(biāo)準(zhǔn)工件之中心點于一拍攝中心點。而且，在計算標(biāo)準(zhǔn)影像之中心點實際坐標(biāo)的步驟中，可包括計算標(biāo)準(zhǔn)影像之中心點實際坐標(biāo)與拍攝中心點之坐標(biāo)間的差值為一輸入偏移值。再且，于計算待加工件之加工坐標(biāo)數(shù)據(jù)之步驟時，除了將工件影像與標(biāo)準(zhǔn)影像之中心點實際坐標(biāo)間的差值加上工件間距外，再加上前述輸入偏移值。然而，上述步驟之主要用意在于，因為本實用新型之特征輪廓可由人為輸入，而人為輸入時操作者很難精準(zhǔn)、完整地描繪輸入，故有可能會產(chǎn)生誤差值。有鑒于此，本實用新型特別考慮特征輪廓與中心原點間的輸入偏移值，將其計入待加工件之加工坐標(biāo)數(shù)據(jù)的計算內(nèi)，據(jù)此除可提高定位的精準(zhǔn)度外，使用者于輸入特征輪廓時無須費心地精準(zhǔn)描繪，可大幅節(jié)省描繪所耗時間。此外，在通常的情況下，拍攝的中心點不會位于加工中心點上。鑒于此點，本實用新型特提供下述方法，將拍攝之中心點與加工中心點間的間距定義為一中心間距。其中，關(guān)于計算待加工件之加工坐標(biāo)數(shù)據(jù)之步驟時，除了將工件影像與標(biāo)準(zhǔn)影像之中心點實際坐標(biāo)間的差值加上工件間距、及輸入偏移值外，再加上中心間距。為達成本實用新型之目的，本實用新型又提供一種工具機加工定位裝置，其可用于對復(fù)數(shù)工件的加工位置進行定位，而復(fù)數(shù)工件具有一外觀輪廓，復(fù)數(shù)工件包括一標(biāo)準(zhǔn)工件、及至少一待加工件，標(biāo)準(zhǔn)工件與至少一待加工件之間具有一工件間距，而該裝置主要包括:一影像擷取單元、一輸入裝置、以及一控制器。其中，影像擷取單元系設(shè)置于工具機之一主軸頭上，且影像擷取單元系用于拍攝標(biāo)準(zhǔn)工件以獲得一標(biāo)準(zhǔn)影像，并拍攝至少一待加工件以獲得一工件影像。再者，輸入裝置系用以于標(biāo)準(zhǔn)影像上輸入一特征輪廓，而特征輪廓系至少局部地對應(yīng)于復(fù)數(shù)工件之外觀輪廓。另外，控制器電性連接影像擷取單元、及輸入裝置。其中，控制器系先計算標(biāo)準(zhǔn)影像之中心點實際坐標(biāo)；當(dāng)影像擷取單元依據(jù)特征輪廓對應(yīng)于工件影像上之外觀輪廓后，控制器系計算工件影像之中心點實際坐標(biāo)；并且，控制器計算標(biāo)準(zhǔn)影像、及工件影像之中心點實際坐標(biāo)間的差值，將之加上工件間距，而獲得至少一待加工件之一加工坐標(biāo)數(shù)據(jù)。較佳的是，本實用新型一種工具機加工定位裝置之控制器可以為一計算機數(shù)值控制器。也就是說，當(dāng)本實用新型運用于計算機數(shù)值控制工具機(以下簡稱CNC工具機)時，只要加裝前述影像擷取單元，無須其它額外設(shè)備。因此，本實用新型可以以現(xiàn)有的CNC工具機為基礎(chǔ)，并不會大幅提高設(shè)備建置成本。而且，影像擷取單元可以很輕易地、快速的裝設(shè)于CNC工具機上。據(jù)此，本實用新型所提供之加工位置自動定位裝置，設(shè)備成本低廉、設(shè)置簡單，又無須機械式的移動量測，便可快速、精準(zhǔn)地定位多個工件。再且，本實用新型一種工具機加工定位裝置之影像擷取單元可包括有一微處理器、及一攝像鏡頭，而微處理器系電性連接攝像鏡頭；另外，控制器可包括一主處理器、及一儲存模塊，主處理器系電性連接儲存模塊，且儲存模塊儲存有一尺寸轉(zhuǎn)換比例值，而尺寸轉(zhuǎn)換比例值系為影像擷取單元所拍攝之像素尺寸與實際加工尺寸間的比例值。其中，影像擷取單元之微處理器分別計算標(biāo)準(zhǔn)影像、及工件影像之中心點像素坐標(biāo)值，主處理器根據(jù)儲存模塊所儲存之尺寸轉(zhuǎn)換比例值將標(biāo)準(zhǔn)影像、及工件影像之中心點像素坐標(biāo)值轉(zhuǎn)換成中心點實際坐標(biāo)。據(jù)此，本實用新型系可利用影像中之像素值來轉(zhuǎn)換成實際加工尺寸，而可以精準(zhǔn)且快速地算出實際加工尺寸。 又，本實用新型一種工具機加工定位裝置之影像擷取單元拍攝標(biāo)準(zhǔn)工件之標(biāo)準(zhǔn)影像時已預(yù)先將標(biāo)準(zhǔn)工件定位于攝像鏡頭之正中心位置。使用者藉由輸入裝置于標(biāo)準(zhǔn)影像上輸入特征輪廓后，控制器計算特征輪廓之中心點實際坐標(biāo)與攝像鏡頭之中心位置間之一輸入偏移值。據(jù)此，至少一待加工件之該加工坐標(biāo)數(shù)據(jù)包括工件影像與標(biāo)準(zhǔn)影像之中心點實際坐標(biāo)間的差值加上工間距、及輸入偏移值。據(jù)此，藉由加入計算輸入偏移值后，除可提高定位的精準(zhǔn)度外，使用者于輸入特征輪廓時無須費心地精準(zhǔn)描繪，可大幅節(jié)省描繪所耗時間。更且，本實用新型一種工具機加工定位裝置之?dāng)z像鏡頭之中心位置與工具機之主軸頭的加工中心點間具有一中心間距，而至少一待加工件之加工坐標(biāo)數(shù)據(jù)包括工件影像與標(biāo)準(zhǔn)影像之中心點實際坐標(biāo)間的差值加上工件間距、輸入偏移值、及中心間距。據(jù)此，本實用新型已充分考慮攝像鏡頭與加工中心點間之間距，更提高定位的精準(zhǔn)度。此外，本實用新型一種工具機加工定位裝置之影像擷取單元的微處理器可控制特征輪廓旋轉(zhuǎn)以對應(yīng)于至少一待加工件之外觀輪廓。換言之，本實用新型在面對待加工件載置位置與角度不一時，透過影像擷取單元之微處理器的處理，可實時旋轉(zhuǎn)特征輪廓，使其順利對應(yīng)到至少一待加工件之外觀輪廓。因此，本實用新型可適用于任何不規(guī)則設(shè)置之待加工件。

以下將結(jié)合附圖并參照具體實施例進一步詳細地描述本實用新型，其中:圖1系本實用新型一較佳實施例之示意圖。圖2系本實用新型一較佳實施例之系統(tǒng)架構(gòu)圖。圖3系本實用新型一較佳實施例計算尺寸轉(zhuǎn)換比例值之流程圖。圖4系本實用新型一較佳實施例之流程圖。圖5A系本實用新型一較佳實施例標(biāo)準(zhǔn)影像之中心點像素坐標(biāo)值的計算流程圖。圖5B系本實用新型一較佳實施例工件影像之中心點像素坐標(biāo)值的計算流程圖。圖6系本實用新型一較佳實施例之標(biāo)準(zhǔn)影像與特征輪廓Pf之示意圖。圖7A至圖7E系本實用新型一較佳實施例對五種不同設(shè)置位置或角度之工件的定位坐標(biāo)圖。ICNC 工具機11主軸頭2影像擷取單元
·[0033]21微處理器22攝像鏡頭3控制器31主處理器32儲存模塊4輸入裝置Cd中心間距Cv尺寸轉(zhuǎn)換比例值D工件間距Os外觀輪廓Pf特征輪廓Ps標(biāo)準(zhǔn)影像Ps c,P w c 中心點像素坐標(biāo)值Pw工件影像R0I_2 R0I_5 興趣域RM_2 RM_5 比對區(qū)w工件Ws標(biāo)準(zhǔn)工件Wt待加工件
具體實施方式
[0052]請同時參閱圖1、及圖2，圖1系本實用新型一較佳實施例之示意圖，圖2系本實用新型一較佳實施例之系統(tǒng)架構(gòu)圖。以下實施例將以CNC工具機I為執(zhí)行主體，其中只需加裝一影像擷取單元2，無須其它額外設(shè)備，亦無須對CNC工具機I進行額外的改裝，而所有的運算及處理只需透過影像擷取單元2內(nèi)之微處理器21、及CNC工具機I本身的控制器3即可。如圖中所示，本實施例主要包括一影像擷取單元2、一輸入裝置4、以及一控制器3，而控制器3則電性連接影像擷取單元2、及輸入裝置4。在本實施例中，影像擷取單元2包括有一微處理器21、及一攝像鏡頭22，微處理器21系電性連接攝像鏡頭22，而影像擷取單元2是設(shè)置于工具機I之主軸頭IUspindle head)上，且攝像鏡頭22之中心位置與工具機I之主軸頭11的加工中心點間具有一中心間距Cd。然而，本實施例之影像擷取單元2的焦距、及設(shè)置于主軸頭11的高度是固定的，而影像擷取單元2可以是一般攝像裝置，其唯一限制就是必須可以與CNC工具機I之控制器3進行通訊并可受其控制。至于，控制器3為CNC工具機I本身自帶之計算機數(shù)值控制器，其包括一主處理器31、及一儲存模塊32，主處理器31系電性連接儲存模塊32。儲存模塊32內(nèi)儲存有上述之中心間距Cd、及一尺寸轉(zhuǎn)換比例值Cv。而 輸入裝置4亦為CNC工具機I本身自帶或另外加裝之輸入裝置皆可，如鼠標(biāo)、軌跡球、繪圖板、或觸控屏幕皆可，當(dāng)然本實施例以觸控屏幕為實施手段。本實用新型主要系用于對復(fù)數(shù)工件w的加工位置進行定位，如圖1中所示，本實施例系對六種不同設(shè)置位置或角度之工件w之定位進行說明。如圖中所示，該六個工件w具有相同的外觀輪廓0s(請見圖7),其中第一個為標(biāo)準(zhǔn)工件Ws,其它為待加工件Wt。而且,標(biāo)準(zhǔn)工件Ws與每一個待加工件Wt之間具有一工件間距D，當(dāng)然此工件間距D可為兩兩工件w間的間距，或每一待加工件Wt與標(biāo)準(zhǔn)工件Ws間的間距。請參閱圖3，圖3系本實用新型一較佳實施例計算尺寸轉(zhuǎn)換比例值之流程圖。在實際對工件w進行定位之前，先求取尺寸轉(zhuǎn)換比例值Cv，而尺寸轉(zhuǎn)換比例值Cv系為影像擷取單元2所拍攝之像素尺寸與實際加工尺寸間的比例值。首先，拍攝標(biāo)準(zhǔn)工件Ws而獲得一第一工件影像，即步驟S100。接著，移動標(biāo)準(zhǔn)工件Ws —特定距離后，拍攝標(biāo)準(zhǔn)工件Ws而獲得一第二工件影像，即步驟S105。其中，標(biāo)準(zhǔn)工件Ws所移動之特定距離為二個軸向的移動距離，即同時包括X軸、及Y軸之移動。最后，計算第一工件影像與第二工件影像之中心點像素坐標(biāo)值間的差值與特定距離間比值，即步驟S110，據(jù)此即可獲得尺寸轉(zhuǎn)換比例值Cv，并將之儲存于控制器3之儲存模塊3內(nèi)。其中，所謂中心點像素坐標(biāo)值乃指以圖像之像素(Pixel)為坐標(biāo)值之單位。換言之，本實施例所提供之方法系利用工件的實際位移量與所拍攝的影像中之像素位移量間的比值，即可獲得上述之尺寸轉(zhuǎn)換比例值Cv。當(dāng)然，本實用新型也不以為限，亦可采用傳統(tǒng)校正卡的方式來獲得該尺寸轉(zhuǎn)換比例值Cv。傳統(tǒng)校正卡的方式說明如后，先放一個固定尺寸之校正卡于工作臺上，拍攝該校正卡后，求取所拍攝之圖像上校正卡所占之像素與校正卡之實際尺寸間的比值。請參閱圖4，圖4系本實用新型一較佳實施例之流程圖。首先，先將標(biāo)準(zhǔn)工件Ws之中心點定位于一拍攝中心點，如步驟S200所示。接著,影像擷取單元2拍攝標(biāo)準(zhǔn)工件Ws以獲得一標(biāo)準(zhǔn)影像Ps，并于標(biāo)準(zhǔn)影像Ps上輸入一特征輪廓Pf，該特征輪廓Pf是隨著標(biāo)準(zhǔn)工件Ws之外觀輪廓而描繪出。其中，因為標(biāo)準(zhǔn)工件Ws與待加工件Wt間具有相同的外觀輪廓Os,故所輸入之特征輪廓Pf應(yīng)該至少局部地會對應(yīng)于復(fù)數(shù)工件w之外觀輪廓Os,如步驟S205所示。再者，計算標(biāo)準(zhǔn)影像Ps之中心點實際坐標(biāo)，并計算特征輪廓Pf之中心點實際坐標(biāo)與拍攝中心點之坐標(biāo)間的差值為一輸入偏移值，如步驟S210所示。其中，所謂中心點實際坐標(biāo)乃指以實際加工尺寸(如mm或μηι)作為坐標(biāo)值之單位。請同時參閱圖5Α、及圖6,圖5Α系本實用新型一較佳實施例標(biāo)準(zhǔn)影像之中心點像素坐標(biāo)值的計算流程圖，圖6系本實用新型一較佳實施例之標(biāo)準(zhǔn)影像與特征輪廓Pf之示意圖。在本實施例中用來計算標(biāo)準(zhǔn)影像Ps之中心點實際坐標(biāo)包括以下步驟:首先，分割標(biāo)準(zhǔn)影像Ps為四個興趣域(Region of Interest) R0I_2 5,而標(biāo)準(zhǔn)影像Ps上之每一興趣域R0I_2飛都包括有特征輪廓Pf之局部，如圖5A所示之步驟S300 ;接著，分別計算每一興趣域R0I_2飛之幾何中心像素坐標(biāo)Pc 2 5，即圖5A所示之步驟S305 ;再來，計算復(fù)數(shù)興趣域R0I_2 5上之幾何中心像素坐標(biāo)Pc 2 5間之中心點，此即為標(biāo)準(zhǔn)影像Ps之中心點像素坐標(biāo)值Psc，此步驟即如圖5A所示之步驟S310。最后，控制器3之主處理器31依據(jù)儲存模塊3所儲存之尺寸轉(zhuǎn)換比例值Cv將標(biāo)準(zhǔn)影像Ps之中心點像素坐標(biāo)值Psc轉(zhuǎn)換為中心點實際坐標(biāo)。另外，關(guān)于特征輪廓Pf之中心點實際坐標(biāo)與拍攝中心點之坐標(biāo)間的輸入偏移值，主要是因為本實施例之特征輪廓Pf系由人為描繪輸入，而操作者很難精準(zhǔn)、且完整地描繪輸入，故有可能會產(chǎn)生誤差值。有鑒于此，本實施例于計算出特征輪廓Pf之中心點實際坐標(biāo)后，特別在計算特征輪廓Pf之中心點實際坐標(biāo)與拍攝中心點之坐標(biāo)間的差值，即為輸入偏移值。換言之，本實施例特別考慮特征輪廓Pf與實際中心原點間的位移偏移值，將其計入待加工件Wt之加工坐標(biāo)數(shù)據(jù)的計算內(nèi)。據(jù)此，除了可提高定位的精準(zhǔn)度外，操作者于輸入特征輪廓Pf時，無須費心地精準(zhǔn)描繪，可大幅節(jié)省描繪所耗時間。接著，如圖 4所示之步驟S215，拍攝一待加工件Wt以獲得一工件影像Pw。并且，以特征輪廓Pf對準(zhǔn)工件影像Pw上之外觀輪廓Os后，計算工件影像Pw之中心點實際坐標(biāo)，即步驟S220。在本實施例中實際進行以下步驟，首先以標(biāo)準(zhǔn)影像Ps之特征輪廓Pf比對工件影像Pw，因標(biāo)準(zhǔn)影像Ps上已劃分有四個興趣域R0I_2 5上，故便以四個興趣域R0I_2 5上之特征輪廓Pf分別比對工件影像Pw。另一方面，工件影像Pw上的外觀輪廓Os為了對應(yīng)到興趣域R0I_2飛上之特征輪廓Pf，也將自動形成四個比對區(qū)RM_2 5，此即圖5B所示之步驟S400。接著，分別計算每一比對區(qū)RM_2飛之幾何中心像素坐標(biāo)，即步驟S405。并且，計算四個比對區(qū)RM_2飛上之幾何中心像素坐標(biāo)間之中心點,此亦即工件影像Pw之中心點像素坐標(biāo)值Pwc，即圖5B所示之步驟S410。最后，控制器3之主處理器31依據(jù)儲存模塊3所儲存之尺寸轉(zhuǎn)換比例值Cv將工件影像Pw之中心點像素坐標(biāo)值Pwc轉(zhuǎn)換為中心點實際坐標(biāo)。換言之，本實施例系透過將所輸入之特征輪廓Pf依據(jù)多個興趣域R0I_2飛而分割成多個部分，并分別用特征輪廓Pf的每一個部分逐一去比對工件影像Pw上所對應(yīng)的外觀輪廓Os，待特征輪廓Pf之所有部分皆已比對完成時，才計算中心坐標(biāo)。據(jù)此，本實施例可以適用不同尺寸但具相同外觀輪廓Os之工件的定位，亦即不論是工件尺寸放大或縮小，只要特征輪廓Pf符合即可進行比對。因此，本實施例可適用的尺寸范圍大，且藉由多部分比對的方式可得到絕佳之精準(zhǔn)度。值得一提的是，在本實施例中，影像擷取單元2之微處理器21分別控制用每一個部分的特征輪廓Pf逐一去比對工件影像Pw上所對應(yīng)的外觀輪廓Os時，微處理器21將控制特征輪廓Pf旋轉(zhuǎn)以完全對應(yīng)于待加工件Wt之外觀輪廓Os。換言之，在面對待加工件Wt之角度不一時，透過影像擷取單元2之微處理器21的處理，可實時旋轉(zhuǎn)特征輪廓Pf，使其順利對應(yīng)到待加工件Wt之外觀輪廓Os。因此，本實施例可適用于任何不規(guī)則設(shè)置之待加工件
Wto最終，如圖4之步驟S225所示，計算工件影像Pw與標(biāo)準(zhǔn)影像Ps之中心點實際坐標(biāo)間的差值，并將之加上工件間距D、輸入偏移值、及中心間距Cd，便可獲得待加工件Wt之一加工坐標(biāo)數(shù)據(jù)。至于，后續(xù)待加工件Wt之加工位置的定位，即逐一重復(fù)圖4之步驟S215、步驟S220、以及步驟S225即可。然而，在本實施例中，前述所有的運算處理中，除了影像的拍攝、比對、及求取中心點像素坐標(biāo)值是在影像擷取單元2內(nèi)之微處理器21處理外，其它的運算均由CNC工具機I本身的控制器3進行即可。而且，經(jīng)過實際統(tǒng)計，每一個待加工件Wt的定位前后花費不到I秒的時間,快速且準(zhǔn)確,非常有利于同規(guī)格工件之大規(guī)模量產(chǎn)。請參閱圖7A至圖7E，圖7A至圖7E系本實用新型一較佳實施例對五種不同設(shè)置位置或角度之工件的定位坐標(biāo)圖。詳言之，以下將以圖7A至圖7E分別說明無平移且無旋轉(zhuǎn)之工件的定位、無平移但逆時針旋轉(zhuǎn)5度之工件的定位、無平移但順時針旋轉(zhuǎn)5度之工件的定位、以及有平移且又有逆時針旋轉(zhuǎn)5度之工件的定位。如圖7A所示，圖中 已顯示有各比對區(qū)RM_2飛之幾何中心像素坐標(biāo)分別為(-201.9，160.0)、(-201. 7，-155.0)、(201.1, 160.9)、(201.2，-155.2)，故再求取上述四個幾何中心像素坐標(biāo)，即為圖7A所對應(yīng)之待加工件Wt的中心點像素坐標(biāo)值Pwc，在本例之計算結(jié)果為(0.55，2.675)。另外，利用反三角函數(shù)定理(arctan)即可求出旋轉(zhuǎn)角度為0.128度。據(jù)此，很顯的本例的平移及旋轉(zhuǎn)角度都相當(dāng)微幅。如圖7B所示，圖中已顯示有各比對區(qū)RM_2飛之幾何中心像素坐標(biāo)分別為(-232.6，128.3)、(-232.3，-186.5)、(170.6，129.4)、(170.2，-187.5)，故再求取上述四個幾何中心像素坐標(biāo)，即為圖7B所對應(yīng)之待加工件Wt的中心點像素坐標(biāo)值Pwc，在本例之計算結(jié)果為(-31.025,-29.075)。另外，利用反三角函數(shù)定理(arctan)即可求出旋轉(zhuǎn)角度為
0.156。據(jù)此，本例在X軸及Y軸上有很顯的平移，但旋轉(zhuǎn)角度相當(dāng)微幅。如圖7C所示，圖中已顯示有各比對區(qū)RM_2飛之幾何中心像素坐標(biāo)分別為(-214.3，141.0)、(-187.0, -170.8)、(187.7，176.7)、(214.4，-137.5)，故再求取上述四個幾何中心像素坐標(biāo)，即為圖7C所對應(yīng)之待加工件Wt的中心點像素坐標(biāo)值Pwc，在本例之計算結(jié)果為(0.2，1.85)。另外，利用反三角函數(shù)定理(arctan)即可求出旋轉(zhuǎn)角度為5.075度。據(jù)此，本例有很顯的逆時針旋轉(zhuǎn)，但平移相當(dāng)微幅。如圖7D所示，圖中已顯示有各比對區(qū)RM_2飛之幾何中心像素坐標(biāo)分別為(-186.5，175.9)、(-214.2，-139.1)、(215.9，141.3)、(186.6，-173.7)，故再求取上述四個幾何中心像素坐標(biāo)，即為圖7D所對應(yīng)之待加工件Wt的中心點像素坐標(biāo)值Pwc，在本例之計算結(jié)果為(0.45，1.1)。另外,利用反三角函數(shù)定理(arctan)即可求出旋轉(zhuǎn)角度為-4.9144度。據(jù)此，本例有很顯的順時針旋轉(zhuǎn)，但平移相當(dāng)微幅。如圖7E所示，圖中已顯示有各比對區(qū)觀_2飛之幾何中心像素坐標(biāo)分別為(-246.1, 140.7)、(-217.6，-173.9)、(157.1, 176.7)、(183.2，-137.0)，故再求取上述四個幾何中心像素坐標(biāo)，即為圖7E所對應(yīng)之待加工件Wt的中心點像素坐標(biāo)值Pwc，在本例之計算結(jié)果為(-30.85,1.625)。另外,利用反三角函數(shù)定理(arctan)即可求出旋轉(zhuǎn)角度為
5.1022度。據(jù)此，本例在X軸上有明顯的平移，而且也有明顯的逆時針旋轉(zhuǎn)。上述實施例僅系為了方便說明而舉例而已，本實用新型所主張之權(quán)利范圍自應(yīng)以申請專利范圍所述為準(zhǔn)，而非僅限 于上述實施例。
權(quán)利要求1.一種工具機加工定位裝置，其系用于對復(fù)數(shù)工件的加工位置進行定位，該復(fù)數(shù)工件具有一外觀輪廓，該復(fù)數(shù)工件包括一標(biāo)準(zhǔn)工件、及至少一待加工件，該標(biāo)準(zhǔn)工件與該至少一待加工件之間具有一工件間距，該裝置包括: 一影像擷取單元，其系設(shè)置于該工具機之一主軸頭上，該影像擷取單元系用以拍攝該標(biāo)準(zhǔn)工件以獲得一標(biāo)準(zhǔn)影像，并用以拍攝該至少一待加工件以獲得一工件影像； 一輸入裝置，其系用以于該標(biāo)準(zhǔn)影像上輸入一特征輪廓，該特征輪廓系至少局部地對應(yīng)于該復(fù)數(shù)工件之該外觀輪廓；以及 一控制器，其電性連接該影像擷取單元、及該輸入裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述之工具機加工定位裝置，其中，該影像擷取單元包括有一微處理器、及一攝像鏡頭，該微處理器系電性連接該攝像鏡頭； 該控制器包括一主處理器、及一儲存模塊，該主處理器系電性連接該儲存模塊，該儲存模塊儲存有一尺寸轉(zhuǎn)換比例值，該尺寸轉(zhuǎn)換比例值系為該影像擷取單元所拍攝之像素尺寸與實際加工尺寸間的比例值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述之工具機加工定位裝置，其中，該控制器系指一計算機數(shù)值控制器。
專利摘要本實用新型系有關(guān)于一種工具機加工定位裝置，其主要系于C N C工具機上加裝影像擷取單元，并利用影像擷取單元拍攝標(biāo)準(zhǔn)工件及待加工件而分別產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)影像及工件影像，而于標(biāo)準(zhǔn)影像上輸入特征輪廓，并以特征輪廓來對應(yīng)工件影像上的外觀輪廓，并計算對應(yīng)后之中心點實際坐標(biāo)。然后，再計算標(biāo)準(zhǔn)影像與工件影像之中心點實際坐標(biāo)的差值，并加上原本已知二者的工件間距，即可準(zhǔn)確得知待加工件之加工坐標(biāo)數(shù)據(jù)。換言之，本實用新型僅需進行拍攝及處理運算步驟，無須機械式的移動量測，便可快速精準(zhǔn)地定位多個待加工件。
文檔編號B23Q17/22GK203109713SQ20122052939
公開日2013年8月7日 申請日期2012年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月16日
發(fā)明者黃偉堯, 王圣林 申請人:西門子股份有限公司