本发明提供一种导电滑环环槽加工在机视觉测量系统，包括图像采集模块、图像处理和检测模块、机床通信和控制模块、人机界面模块和数据库管理模块：图像采集模块负责导电滑环图像的采集；图像处理和检测模块对图像信息处理提取出关键特征，并计算出导电滑环的实际检测值；机床通信和控制模块负责在图像采集时控制车床的运动，在接收到图像处理和检测模块的检测结果信息和将检测结果发送给机床并控制机床加工；人机界面模块提供人机交互的平台；数据库管理模块负责对历史检测加工过程信息进行管理。本发明有效解决了导电滑环环槽传统加工方式精度差和效率低的问题，达到了导电滑环环槽的高精度和高效率加工的目的。
1.一种导电滑环环槽加工在机视觉测量系统，其特征在于，包括：图像采集模块、图像处理和检测模块、机床通信和控制模块、人机界面模块、数据库管理模块，其中：所述图像采集模块，负责导电滑环图像的采集，即利用相机跟随车床的运动采集导电滑环多个角度的图像，将采集到的图像信息传递给所述图像处理和检测模块；
所述图像处理和检测模块，对所述图像采集模块发送的图像信息基于图像原理进行处理提取出滑环铜环边缘，并根据机床运动控制规律计算出导电滑环的环槽加工位置，将得到的滑环铜环边缘以及环槽加工位置信息发送给机床通信和控制模块；
所述机床通信和控制模块，负责在所述图像采集模块进行图像采集时控制车床的运动，在接收到所述图像处理和检测模块的信息后将滑环铜环边缘以及环槽加工位置信息发送给机床并控制机床进行加工；
所述人机界面模块，用于提供人机交互的平台，根据生产条件和要求通过对所述人机界面模块的操作来调整所述图像采集模块的采集控制参数、所述机床通信和控制模块的机床和通信控制参数，并将调整后的所述参数分别传递到所述图像采集模块、所述机床通信和控制模块中，此外所述人机界面模块输出滑环铜环边缘以及环槽加工位置信息到界面中显示工件的加工情况；
所述数据库管理模块，负责对历史检测、加工过程信息进行管理，并将数据库中信息传递到所述人机界面模块显示；
所述的图像处理和检测模块，包括：图像预处理子模块、图像特征提取子模块、图像拼接子模块、数据融合转换子模块和数据比较子模块，其中：所述图像预处理子模块负责对图像采集模块发送的每幅图像进行图像增强、图像滤波和图像分块处理，使图像中的滑环铜环边缘清晰并减小处理范围；
所述图像特征提取子模块负责提取经过图像预处理子模块预处理后的每幅图像的滑环铜环边缘；
所述图像拼接子模块负责将多幅图像预处理子模块处理过的图像拼接成一幅完整的图像，用于在上述人机界面模块中进行显示；
所述数据融合转换子模块负责将多幅图像预处理子模块处理过的图像中的滑环铜环边缘坐标位置进行融合并转换到世界坐标系中，转换后的数据传递到数据比较子模块；
所述数据比较子模块负责对数据融合转换子模产生的数据与用户输入的工件标准数据进行对比，以获得滑环铜环边缘以及环槽加工位置信息，并传递到人机界面模块中进行显示。
2.根据权利要求1所述的一种导电滑环环槽加工在机视觉测量系统，其特征在于，所述的图像采集模块，包括：运动检测子模块和图像采集存储子模块，其中：所述运动检测子模块负责检测图像的运动状况，并使图像的采集节奏和车床运动节奏保持一致；
所述图像采集存储子模块在图像运动的情况下采集对应位置的导电滑环图像，并将图像储存在加工工程的对应位置。
3.根据权利要求2所述的一种导电滑环环槽加工在机视觉测量系统，其特征在于，所述的运动检测子模块对所述图像采集存储子模块进行控制，当检测到工件运动停止，运动检测子模块发送指令控制图像采集模块截取工件图像，所述图像采集存储子模块将截取到的工件图像传递到所述图像处理和检测模块。
4.根据权利要求1所述的一种导电滑环环槽加工在机视觉测量系统，其特征在于，所述的图像预处理子模块根据图像的光照条件图像的纹理状况进行滤波处理，然后对图像进行分块处理去除无用的图像部分；然后所述的图像特征提取子模块对图像预处理子模块预处理后的图像运用特征提取算子进行特征点提取，其中特征提取算子的参数可以根据图像的质量进行调整以保障质量。
5.根据权利要求1所述的一种导电滑环环槽加工在机视觉测量系统，其特征在于，所述的图像拼接子模块结合图像的运动特征、相机的标定参数以及基于特征提取算子的图像拼接技术，将采集导电滑环多个角度的图像进行拼接以获得导电滑环体侧面完整图像。
6.根据权利要求1所述的一种导电滑环环槽加工在机视觉测量系统，其特征在于，所述的数据融合转换子模块结合图像的运动特征、相机的标定参数以及特征位置的信息，对从图像特征提取子模块获取的多幅图像的特征数据进行融合并结合特征位置进行坐标系转换。
7.根据权利要求1-6任一项所述的一种导电滑环环槽加工在机视觉测量系统，其特征在于，所述的机床通信和控制模块，包括：机床通信子模块、图像采集运动控制子模块和加工运行子模块，其中：所述机床通信子模块负责所述系统与机床间的运动数据的传输；
所述图像采集运动控制子模块负责在图像采集时保持采集节奏与机床运动节奏一致；
所述加工运行子模块接收图像处理和检测模块传递的滑环铜环边缘以及环槽加工位置信息，并将该信息转换为机床控制代码，以控制机床对导电滑环进行加工。
8.根据权利要求1-6任一项所述的一种导电滑环环槽加工在机视觉测量系统，其特征在于，所述的人机界面模块，包括：工程子模块、参数设置子模块、检测结果可视化子模块和文档输出子模块，其中：所述工程子模块，用于为用户提供创建新的工程并帮助用户进行旧的工程管理；
所述参数设置子模块用于设置系统的参数，即通过参数设置子模块操作并显示图像采集模块、机床通信和控制模块的参数；
所述检测结果可视化子模块对检测结果进行图表显示以及检测结果的报警显示；
所述文档输出子模块用于将检测结果以规定格式进行文档的输出。
9.根据权利要求1-6任一项所述的一种导电滑环环槽加工在机视觉测量系统，其特征在于，还包括数据库模块，所述的数据库模块，包括：图像的存储子模块和工程管理子模块，其中：所述图像的存储子模块负责对各个工程的对应图像进行单独管理，对于陈旧的历史数据进行压缩存储以节约存储空间；
所述工程管理子模块负责对历史工程文件进行管理，包括查找、比对、修改追踪。
导电滑环环槽加工在机视觉测量系统
技术领域
[0001] 本发明涉及一种制造检测的系统，具体地，涉及一种导电滑环环槽加工在机视觉测量系统。
背景技术
[0002] 导电滑环用于实现两个相对转动部件之间电信号的稳定、可靠传输，其中精密导电滑环是体积小、走线密集的部件，在保证电信号传输稳定的前提下实现了信号的高密度传输，因此广泛应用于航空、航天、军事、医疗、船舶以及工业自动化系统。随着航空航天等高精技术领域的不断发展，对精密导电滑环的体积、走线的密集性以及电信号传输的稳定性的需求有了进一步的提高。
[0003] 经检索，现有技术中出现了不少关于导电滑环制造、组装等文献，比如中国发明谁请CN104377528A，其公开了一种导电滑环组件装配方法，又如CN103481035A，其一种导电滑环弹性片状电刷的加工成型方法。这些对导电滑环技术的发展提供了一定的解决方案。但是，检索中未发现有关导电滑环环槽自动加工和检测的相关报道。
[0004] 导电滑环上导电环槽传统的加工方式是通过工人目测的方式来确定每个环槽下刀的位置，其加工精度和效率完全依赖于工人的视力和操作熟练程度，不能满足加工精度的要求。因此，目前急需一种导电滑环环槽自动加工和检测的技术。
发明内容
[0005] 针对传统加工检测方式的不足，本发明的目的是提供一种导电滑环环槽加工在机视觉测量系统，所述系统通过各个子模块间的相互配合，将导电滑环环槽的加工和检测有机统一起来，实现了自动加工和检测。
[0006] 为实现以上目的，本发明提供一种导电滑环环槽加工在机视觉测量系统，包括：图像采集模块、图像处理和检测模块、机床通信和控制模块、人机界面模块、数据库管理模块，其中：
[0007] 所述图像采集模块，负责导电滑环图像的采集，即利用相机跟随车床的运动采集导电滑环多个角度的图像，将采集到的图像信息传递给所述图像处理和检测模块；
[0008] 所述图像处理和检测模块，对所述图像采集模块发送的图像信息基于图像原理进行处理提取出滑环铜环边缘，并根据机床运动控制规律计算出导电滑环的环槽加工位置，将得到的滑环铜环边缘以及环槽加工位置信息发送给机床通信和控制模块；
[0009] 所述机床通信和控制模块，负责在所述图像采集模块进行图像采集时控制车床的运动，在接收到所述图像处理和检测模块的信息后将滑环铜环边缘以及环槽加工位置信息发送给机床并控制机床进行加工；
[0010] 所述人机界面模块，用于提供人机交互的平台，根据生产条件和要求通过对所述人机界面模块的操作来调整所述图像采集模块的采集控制参数、所述机床通信和控制模块的机床和通信控制参数，并将调整后的所述参数分别传递到所述图像采集模块、所述机床通信和控制模块中，此外所述人机界面模块输出滑环铜环边缘以及环槽加工位置信息界面中，以显示工件的加工情况；
[0011] 所述数据库管理模块，负责对历史检测、加工过程信息进行管理，并将数据库中信息传递到所述人机界面模块显示。
[0012] 优选地，所述的图像采集模块，包括：运动检测子模块和图像采集存储子模块，其中：
[0013] 所述运动检测子模块负责检测图像的运动状况，并使图像的采集节奏和车床运动节奏保持一致；
[0014] 所述图像采集存储子模块在图像运动的情况下采集对应位置的导电滑环图像，并将图像储存在加工工程的对应位置。
[0015] 更优选地，所述的运动检测子模块对所述图像采集存储子模块进行控制，当检测到工件运动停止，运动检测子模块发送指令控制图像采集模块截取工件图像，所述图像采集存储子模块将截取到的工件图像传递到所述图像处理和检测模块。
[0016] 优选地，所述的图像处理和检测模块，包括：图像预处理子模块、图像特征提取子模块、图像拼接子模块、数据融合转换子模块和数据比较子模块，其中：
[0017] 所述图像预处理子模块负责对图像采集模块发送的每幅图像进行图像增强、图像滤波和图像分块处理，使图像中的滑环铜环边缘清晰并减小处理范围；
[0018] 所述图像特征提取子模块负责提取经过图像预处理子模块预处理后的每幅图像的滑环铜环边缘；
[0019] 所述图像拼接子模块负责将多幅图像预处理子模块处理过的图像拼接成一幅完整的图像，用于在上述人机界面模块中进行显示；
[0020] 所述数据融合转换子模块负责将多幅图像预处理子模块处理过的图像中的滑环铜环边缘坐标位置进行融合并转换到世界坐标系中，转换后的数据传递到数据比较子模块；
[0021] 所述数据比较子模块负责对数据融合转换子模产生的数据与用户输入的工件标准数据进行对比，以获得滑环铜环边缘以及环槽加工位置信息，并传递到人机界面模块中进行显示。
[0022] 更优选地，所述的图像预处理子模块根据图像的光照条件图像的纹理状况进行滤波处理，然后对图像进行分块处理去除无用的图像部分。
[0023] 更优选地，所述的图像特征提取子模块对图像预处理子模块预处理后的图像运用特征提取算子进行特征点提取，其中特征提取算子的参数可以根据图像的质量进行调整以保障质量。
[0024] 更优选地，所述的图像拼接子模块结合图像的运动特征、相机的标定参数以及基于特征提取算子的图像拼接技术，将采集导电滑环多个角度的图像进行拼接以获得导电滑环体侧面完整图像。
[0025] 更优选地，所述的数据融合转换子模块结合图像的运动特征、相机的标定参数以及特征位置的信息，对从图像特征提取子模块获取的多幅图像的特征数据进行融合并结合特征位置进行坐标系转换。
[0026] 优选地，所述的机床通信和控制模块，包括：机床通信子模块、图像采集运动控制子模块和加工运行子模块，其中：
[0027] 所述机床通信子模块负责所述系统与机床间的运动数据的传输；
[0028] 所述图像采集运动控制子模块负责在图像采集时保持采集节奏与机床运动节奏一致；
[0029] 所述加工运行子模块接收图像处理和检测模块传递的滑环铜环边缘以及环槽加工位置信息，并将该信息转换为机床控制代码，以控制机床对导电滑环进行加工。
[0030] 优选地，所述的人机界面模块，包括：工程子模块、参数设置子模块、检测结果可视化子模块和文档输出子模块，其中：
[0031] 所述工程子模块，用于为用户提供创建新的工程并帮助用户进行旧的工程管理等；
[0032] 所述参数设置子模块用于设置系统的参数，即通过参数设置子模块操作并显示图像采集模块、机床通信和控制模块的参数，包括图像采集设备的硬件参数、运动的控制速度等；
[0033] 所述检测结果可视化子模块对检测结果进行图表显示以及检测结果的报警显示；
[0034] 所述文档输出子模块用于将检测结果以规定格式进行文档的输出。
[0035] 优选地，还包括数据库模块，所述的数据库模块，包括：图像的存储子模块和工程管理子模块，其中：
[0036] 所述图像的存储子模块负责对各个工程的对应图像进行单独管理，对于陈旧的历史数据进行压缩存储以节约存储空间；
[0037] 所述工程管理子模块负责对历史工程文件进行管理，包括查找、比对、修改追踪。
[0038] 与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
[0039] (1)本发明利用机器视觉的方式，用CCD相机代替了人眼，减少了传统加工方法中由于人工导致的误差，提高了精密导电滑环加工的精度；
[0040] (2)本发明使用根据测量结果自动控制导电滑环的环槽加工，有效的提高了加工的效率；
[0041] (3)本发明具有导电滑环质量数据追溯功能，将产品信息和质量信息集成在一起。
[0042] 本发明有效解决了导电滑环环槽传统加工方式精度差和效率低的问题，达到了导电滑环环槽的高精度和高效率加工的目的。
附图说明
[0043] 通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0044] 图1为本发明一较优实施例的系统结构框图。
具体实施方式
[0045] 下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
[0046] 如图1所示，一种导电滑环环槽加工在机视觉测量系统，包括：图像采集模块、图像处理和检测模块、机床通信和控制模块、人机界面模块和数据库管理模块，其中：
[0047] 所述的图像采集模块，利用CCD相机跟随车床的运动采集导电滑环多个角度的图像，再经过信号传输线将图像信息传递给图像处理和检测模块；
[0048] 所述图像处理和检测模块，对所述图像采集模块发送的图像信息基于图像原理进行处理提取出滑环铜环边缘，并根据机床运动控制规律计算出导电滑环的环槽加工位置，将得到的滑环铜环边缘以及环槽加工位置信息发送给机床通信和控制模块；
[0049] 所述机床通信和控制模块，负责在所述图像采集模块进行图像采集时控制车床的运动，在接收到所述图像处理和检测模块的信息后将滑环铜环边缘以及环槽加工位置信息发送给机床并控制机床进行加工；
[0050] 所述人机界面模块，用于提供人机交互的平台，根据生产条件和要求通过对所述人机界面模块的操作来调整所述图像采集模块的采集控制参数(比如像素、周期等等)、所述机床通信和控制模块的机床和通信控制参数(如通信的速度、机床运动速度，暂停时间等)，并最终将调整后的所述参数分别传递到所述图像采集模块、所述机床通信和控制模块中，此外所述人机界面模块输出滑环铜环边缘以及环槽加工位置信息在界面中，以显示工件的加工情况；
[0051] 所述数据库管理模块，负责对历史检测、加工过程信息(包括机工件代号、操作人员、加工日期、机床运行代码、加工检测结果等)进行管理，并将数据库中信息传递到所述人机界面模块显示，或在所述人机界面模块对上述加工过程信息进行操作。
[0052] 以下对本实施例中上述各个模块优选特征进一步详细说明：
[0053] 1、图像采集模块，负责导电滑环图像的采集；
[0054] 在本实施例中，所述的图像采集模块包括：运动检测子模块和图像采集存储子模块，其中：
[0055] 所述运动检测子模块，负责检测图像的运动状况，使图像的采集节奏和运动节奏保持一致；
[0056] 所述图像采集存储子模块，负责在图像运动的情况下采集对应位置的导电滑环图像，并将图像储存在加工工程的对应位置。
[0057] 所述的运动检测子模块对图像采集存储子模块进行信息控制，图像采集存储子模块将信息传递到图像处理和检测模块。
[0058] 2、图像处理和检测模块，负责导电滑环图像的处理和检测；
[0059] 在本实施例中，所述的图像处理和检测模块包括：图像预处理子模块、图像特征提取子模块、图像拼接子模块、数据融合转换子模块和数据比较子模块，其中：
[0060] 所述图像预处理子模块负责对每幅图像进行预处理；
[0061] 所述图像特征提取子模块负责提取每幅图像的特征；
[0062] 所述图像拼接子模块负责将多幅图像拼接成一幅完整的图像；
[0063] 所述数据融合转换子模块负责将多幅图像的数据结进行融合并转换到世界坐标系中；
[0064] 所述数据比较子模块负责在不同的检测阶段对产生的数据与标准数据进行对比以获得检测结果。
[0065] 在实际应用中，所述的图像预处理子模块根据图像的光照条件、图像的纹理状况进行滤波处理，然后对图像进行分块处理去除无用的图像部分。
[0066] 在实际应用中，所述的图像特征提取子模块根据检测的阶段对获取的预测图像运用特征提取算子进行特征提取，其中特征提取算子相关参数根据预测参数进行调整以保障质量。
[0067] 在实际应用中，所述的图像拼接子模块结合图像的运动特征、相机的标定参数以及基于特征提取算子的图像拼接技术将多福图像进行拼接，以获得导电滑环体侧面完整图像。
[0068] 在实际应用中，所述的数据融合转换子模块结合图像的运动特征、相机的标定参数以及特征位置的信息对从图像特征提取子模块获取的多幅图像的特征数据进行融合并结合特征位置进行坐标系转换。
[0069] 在实际应用中，所述的数据比较子模块在不同检测阶段对数据进行检测获得检测结果，具体的：
[0070] 在加工前检测阶段，数据比较子模块根据工件的尺寸设计比较出不合理结果并传递到人机界面模块；
[0071] 在加工后检测阶段，数据比较子模块对加工的结果质量进行检测比较是否符合加工要求。
[0072] 3、机床通信和控制模块，负责通信和机床控制；
[0073] 所述的机床通信和控制模块包括：机床通信子模块、图像采集运动控制子模块和加工运行子模块，其中：
[0074] 所述机床通信子模块负责所述系统与机床间的运动数据的传输；
[0075] 所述图像采集运动控制子模块负责在图像采集模块进行图像采集时保持所述系统采集节奏与机床运动节奏一致；
[0076] 所述加工运行子模块辅助接收图像处理和检测模块传递的检测结果信息，并将信息转换为机床控制代码以控制机床对导电滑环进行加工。
[0077] 4、人机界面模块，负责提供人机交互的平台；
[0078] 所述的人机界面模块包括：工程子模块、参数设置子模块、检测结果可视化子模块和文档输出子模块，其中：
[0079] 所述工程子模块负责对辅助创建保存新的工程以功能及打开编辑旧工程；
[0080] 所述参数设置子模块用于设置系统的参数，即通过参数设置子模块操作并显示图像采集模块、机床通信和控制模块的参数，包括图像采集设备的硬件参数、运动的控制速度等；
[0081] 所述检测结果可视化子模块用于对检测结果进行图表显示，以及检测结果的报警显示等；
[0082] 所述文档输出子模块辅助将检测结果以规定格式输出文档并保存在用户指定的路径。
[0083] 5、数据库模块，负责图像存储和管理；
[0084] 所述的数据库模块包括：图像的存储子模块和工程管理子模块，其中：
[0085] 所述图像的存储子模块负责对各个工程的对应图像进行单独管理，对陈旧的历史数据进行压缩存储以节约存储空间；
[0086] 所述工程管理子模块负责对历史工程文件进行管理，包括查找、比对、修改追踪等。
[0087] 上述各个模块构成的所述系统，其工作过程如下：
[0088] 系统启动后，各模块开始工作：在操作所述人机界面模块建立新的工程，将待加工导电滑环装夹在车床上，点击开始测量按钮；所述机床通信和控制模块控制机床进行运动，同时所述图像采集模块根据运动节拍开始采集导电滑环的侧面图像，并实时在所述人机界面模块上显示；图像采集结束后，所述图像采集模块将采集到的图像传递给所述图像处理和检测模块；所述图像处理和检测模块对所述图像采集模块发送的图像信息基于图像原理进行处理提取滑槽加工的位置特征，并根据机床运动控制规律计算出导电滑环的实际检测值，之后将得到的检测值信息发送到所述人机界面模块上进行显示同时发送给所述机床通信和控制模块；所述机床通信和控制模块根据所述图像处理和检测模块传递的信息生成机床加工控制代码并将控制机床进行加工。
[0089] 加工完成后，操作人员对加工后的导电滑环进行简单清洁，启动加工后检测模式，所述机床通信和控制模块控制机床进行运动，同时所述图像采集模块根据运动节拍开始采集导电滑环的侧面图像，并实时在所述人机界面模块上显示；图像采集结束后，所述图像采集模块将采集到的图像传递给所述图像处理和检测模块；所述图像处理和检测模块对图像采集模块发送的图像信息基于图像原理进行处理提取出加工的环槽的宽度和位置等信息，并根据机床运动控制规律计算出导电滑环的实际检测值，并判断加工结果是否合格；所述图像处理和检测模块将最终结果传递到所述人机界面模块进行可视化显示；最后操作人员保存工程，将工程的后期管理交由所述数据库管理模块处理。
[0090] 以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
