CN113625659A - 制孔机构的控制方法、装置、电子设备和制孔机构 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种制孔机构的控制方法、装置、电子设备和制孔机构，本申请的制孔机构的控制方法包括：输出对制孔机构中刀具的第一控制指令，第一控制指令用于令刀具的轴线与第一基准孔的轴线重合，并且刀具与第一基准孔保持预设距离；制孔机构包括基座，基座上设有刀具和图像采集器；获取刀具刀尖点的当前位置信息；根据图像采集器与刀具的距离、图像采集器的标定参数、预设距离和当前位置信息，输出对刀具的第二控制指令，第二控制指令用于令图像采集器的镜头轴线与第一基准孔的轴线重合。故本申请可以找准图像采集器采集的角度，使得图像采集器所得图像不畸变。

Description

制孔机构的控制方法、装置、电子设备和制孔机构
技术领域
本申请涉及机械制造技术领域，具体而言，涉及一种制孔机构的控制方法、装置、电子设备和制孔机构。
背景技术
机械设备在制造过程中，往往需要钻孔，用于连接螺栓、铆钉等各种部件。随着科技的发展，出现了自动制孔机器人来连续制孔。但是现有技术中，自动制孔机器人一般是按照事先输入的程序以及设于机械设备上的基准孔进行制孔，在制孔前需要相机拍摄工件的基准孔，以确定加工的起始坐标，因此，如何找准相机拍摄的角度，使得相机拍摄不畸变是一个亟待解决的技术问题。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供一种制孔机构的控制方法、装置、电子设备和制孔机构，用以找准图像采集器采集的角度，使得图像采集器所得图像不畸变。
第一方面，本申请提供一种制孔机构的控制方法，包括：输出对制孔机构中刀具的第一控制指令，第一控制指令用于令刀具的轴线与第一基准孔的轴线重合，并且刀具与第一基准孔保持预设距离；制孔机构包括基座，基座上设有刀具和图像采集器；获取刀具刀尖点的当前位置信息；根据图像采集器与刀具的距离、图像采集器的标定参数、预设距离和当前位置信息，输出对刀具的第二控制指令，第二控制指令用于令图像采集器的镜头轴线与第一基准孔的轴线重合。
于一实施例中，制孔机构的控制方法还包括：获取图像采集器所拍摄的针对第一基准孔的第一图像；提取第一图像中的待识别基准孔形状信息；将待识别基准孔形状信息与标准孔形状信息进行匹配，判断图像采集器的镜头轴线是否与第一基准孔的轴线重合；若图像采集器的镜头轴线不与第一基准孔的轴线重合，输出提示信息或者生成控制制孔机构的调控指令；若图像采集器的镜头轴线与第一基准孔的轴线重合，存储第一图像。
于一实施例中，制孔机构的控制方法还包括：获取制孔机构中检测装置的位移检测数据，位移检测数据包括在刀具刀尖点分别位于基准孔组中各个基准孔内时，检测装置的检测值；获取图像采集器所拍摄的针对基准孔组的图像集；根据位移检测数据和图像集，确定基准孔组中各个基准孔在工具坐标系下的实际位置信息；根据基准孔组中各个基准孔的实际位置信息以及标准加工点位置信息，确定基准孔的偏差信息；根据偏差信息和标准加工点位置信息，确定目标加工点位置信息。
于一实施例中，输出对制孔机构中刀具的第一控制指令，包括：输出对制孔机构中刀具的第一运动命令，第一运动命令用于令刀具刀尖点位于第一基准孔内，且令刀具的刀具轴线与第一基准孔的轴线重合；输出对刀具的第二运动命令，第二运动命令用于令刀具在保持刀具轴线与第一基准孔的轴线重合的状态下移动预设距离。
于一实施例中，在输出对刀具的第二运动命令之后，获取刀具刀尖点的当前位置信息之前，还包括：获取制孔机构上第二检测元件测得的当前距离信息，其中，当前距离信息包括刀具刀尖点与第一基准孔所在表面的距离；判断当前距离信息是否在距离阈值范围内；若否，则计算当前距离信息与预设距离的距离差值；根据距离差值，输出对刀具的第三运动命令，第三运动命令用于令刀具在保持刀具轴线与第一基准孔的轴线重合的状态下移动距离差值。
第二方面，本申请提供一种制孔机构的控制装置，包括：第一输出模块、第一获取模块和第二输出模块，第一输出模块用于输出对制孔机构中刀具的第一控制指令，第一控制指令用于令刀具的轴线与第一基准孔的轴线重合，并且刀具与第一基准孔保持预设距离；制孔机构包括基座，基座上设有刀具和图像采集器；第一获取模块用于获取刀具刀尖点的当前位置信息；第二输出模块用于根据图像采集器与刀具的距离、图像采集器的标定参数、预设距离和当前位置信息，输出对刀具的第二控制指令，第二控制指令用于令图像采集器的镜头轴线与第一基准孔的轴线重合。
于一实施例中，制孔机构的控制装置还包括：第二获取模块、提取模块、第一判断模块、第三输出模块和存储模块，第二获取模块用于获取图像采集器所拍摄的针对第一基准孔的第一图像；提取模块用于提取第一图像中的待识别基准孔形状信息；第一判断模块用于将待识别基准孔形状信息与标准孔形状信息进行匹配，判断图像采集器的镜头轴线是否与第一基准孔的轴线重合；第三输出模块用于在图像采集器的镜头轴线不与第一基准孔的轴线重合时输出提示信息或者生成控制制孔机构的调控指令，存储模块用于在图像采集器的镜头轴线与第一基准孔的轴线重合时存储第一图像。
于一实施例中，制孔机构的控制装置还包括：第三获取模块、第四获取模块、第一确定模块、第二确定模块和第三确定模块，第三获取模块用于获取制孔机构中检测装置的位移检测数据，位移检测数据包括在刀具刀尖点分别位于基准孔组中各个基准孔内时，检测装置的检测值；第四获取模块用于获取图像采集器所拍摄的针对基准孔组的图像集；第一确定模块用于根据位移检测数据和图像集，确定基准孔组中各个基准孔在工具坐标系下的实际位置信息；第二确定模块用于根据基准孔组中各个基准孔的实际位置信息以及标准加工点位置信息，确定基准孔的偏差信息；第三确定模块用于根据偏差信息和标准加工点位置信息，确定目标加工点位置信息。
于一实施例中，第一输出模块还用于：输出对制孔机构中刀具的第一运动命令，第一运动命令用于令刀具刀尖点位于第一基准孔内，且令刀具的刀具轴线与第一基准孔的轴线重合；输出对刀具的第二运动命令，第二运动命令用于令刀具在保持刀具轴线与第一基准孔的轴线重合的状态下移动预设距离。
于一实施例中，第一输出模块还用于：在输出对刀具的第二运动命令之后，获取刀具刀尖点的当前位置信息之前，获取制孔机构上第二检测元件测得的当前距离信息，其中，当前距离信息包括刀具刀尖点与第一基准孔所在表面的距离；判断当前距离信息是否在距离阈值范围内；若否，则计算当前距离信息与预设距离的距离差值；根据距离差值，输出对刀具的第三运动命令，第三运动命令用于令刀具在保持刀具轴线与第一基准孔的轴线重合的状态下移动距离差值。
第三方面，本申请提供一种电子设备，包括：存储器和处理器，存储器用以存储计算机程序；处理器用以执行如前述实施方式中任一项的方法。
第四方面，本申请提供一种制孔机构，包括：控制装置、检测装置、驱动装置、刀具、旋转装置、基座和图像采集器，驱动装置与基座传动连接，用于驱动基座运动。旋转装置设于基座上，并与刀具传动连接，用于驱动刀具旋转；图像采集器设于基座上。检测装置用于检测刀具的位置；控制装置连接检测装置、图像采集器、驱动装置和旋转装置。
于一实施例中，图像采集器的镜头轴线与刀具的轴线平行。
于一实施例中，检测装置包括：第一检测元件、第二检测元件和第三检测元件，第一检测元件设于基座上，用于获取刀具轴线与待加工表面法线之间的角度；第二检测元件设于基座上，用于获取刀具刀尖点与待加工表面之间的距离；第三检测元件设于驱动装置或基座上，用于获取刀具刀尖点在工具坐标系上的坐标值。
本申请的制孔机构的控制方法、装置、电子设备和制孔机构，可以通过先令刀具的轴线与待加工的第一基准孔的轴线重合，再利用刀具与图像采集器之间的关系，移动刀具使图像采集器的镜头轴线与第一基准孔的轴线重合，从而找准图像采集器采集的角度，使得图像采集器所得图像不畸变。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例提供的制孔机构的部分结构示意图。
图2为本申请实施例提供的制孔机构的部分结构示意图。
图3为本申请实施例提供的制孔机构的框图。
图4为本申请一实施例示出的电子设备的结构示意图。
图5为本申请一实施例示出的制孔机构的控制方法的流程示意图。
图6为本申请一实施例示出的制孔机构的控制方法的步骤示意图。
图7为本申请一实施例示出的制孔机构的控制方法的步骤示意图。
图8为本申请一实施例示出的制孔机构的控制方法的流程示意图。
图9为本申请一实施例示出的制孔机构的控制方法的流程示意图。
图10为本申请一实施例示出的制孔机构的控制方法的流程示意图。
图11为本申请一实施例示出的制孔机构的控制装置的框图。
图标：100-制孔机构；110-基座；120-检测装置；121-第一检测元件；122-第二检测元件；123-第三检测元件；130-刀具；140-旋转装置；150-驱动装置；160-控制装置；170-图像采集器；200-待加工表面；300-电子设备；301-总线；302-存储器；303-处理器；400-制孔机构的控制装置；410-第一输出模块；420-第一获取模块；430-第二输出模块。
具体实施方式
术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，并不表示排列序号，也不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。在本申请的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“左”、“右”、“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。
下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述。
请参照图1，其为本申请一实施例示出的制孔机构100的部分结构示意图。制孔工具机构包括：驱动装置150、刀具130、旋转装置140、基座110和图像采集器170，旋转装置140设于基座110上，并与刀具130传动连接，用于驱动刀具130旋转。其中，刀具130可以是钻头、铣刀等工具，可以用于加工孔槽。旋转装置140可以是气钻或者电钻。
图像采集器170通过螺栓连接或卡接等方式设于基座110上，且位于刀具130的一侧。图像采集器170可以包括相机和光源，相机的镜头可以是定焦远心镜头。其中，图像采集器170的镜头轴线与刀具130的轴线平行。如此设置则当刀具130轴线垂直于待加工表面200，图像采集器170的镜头轴线也垂直于待加工表面200。
请参照图2，其为本申请一实施例示出的制孔机构100的部分结构示意图。制孔工具机构包括：用于检测刀具130位置的检测装置120；检测装置120包括：第一检测元件121，第一检测元件121的个数可以是2个、3个、4个、5个、6个、7个等。多个第一检测元件121设于基座110上，且多个第一检测元件121周向布置于刀具130，用于获取刀具130轴线与待加工表面200法线之间的角度。本实施例中，第一检测元件121设有4个。
需要说明的是，第一检测元件121可以是接触式位移传感器，也可以是非接触式位移传感器，当第一检测元件121为接触式位移传感器时，在基座110上可以设有多个支管，第一检测元件121通过弹簧等弹性部件能移动地设于支管内，第一检测元件121在弹性部件的作用下与待加工平面接触。当第一检测元件121为非接触式位移传感器时，第一检测元件121可以设于刀具130刀尖的后方，无需与待加工平面接触。
请参照图3，其为本申请一实施例示出的制孔机构100的框图。制孔机构100还包括：驱动装置150和控制装置160。检测装置120包括：第二检测元件122。第二检测元件122为光电式位移传感器。通过螺栓连接、焊接或卡接等方式设于基座110上，用于获取刀具130刀尖点与待加工表面200之间的距离。
驱动装置150与基座110通过螺栓连接、焊接或卡接等方式连接，由于图像采集器170和各个第一检测元件121均与刀具130间接连接，当驱动装置150驱动基座110运动，可以带动基座110上旋转装置140、图像采集器170、第一检测元件121和刀具130同步运动，以实现全自动打孔。驱动装置150可以为机器人、机械手或者机床，包括丝杠、气缸、油缸、电机或滑轨等部件，实现基座110在工具坐标系下的沿X轴移动、沿Y轴移动、沿Z轴移动，绕X轴旋转、绕Y轴旋转或绕Z轴旋转。
其中，工具坐标系为制孔机构100的出厂设计，工具坐标系可以是直角坐标系或者斜坐标系。本实施例中工具坐标系是直角坐标系，包括相互垂直的X轴坐标、Y轴坐标和Z轴坐标，还包括绕X轴旋转的方向坐标Rx、绕Y轴旋转的方向坐标Ry和绕Z轴旋转的方向坐标Rz，工具坐标系是以刀具130刀尖点的初始位置作为工具中心点(Tool Central Point,简写为TCP)。
检测装置120还包括第三检测元件123，第三检测元件123设于驱动装置150或基座110上，用于获取刀具130刀尖点在工具坐标系上的坐标值(包括X轴坐标、Y轴坐标、Z轴坐标、绕X轴旋转的方向坐标Rx、绕Y轴旋转的方向坐标Ry和绕Z轴旋转的方向坐标Rz)。
于一实施例中，第三检测元件可以包括多个分别设于驱动装置150中驱动基座110沿X轴移动、沿Y轴移动、沿Z轴移动，绕X轴旋转、绕Y轴旋转和绕Z轴旋转的各个电机上的电机编码器，电机编码器可以测得各个电机的转圈数，从而可以根据各个电机的转圈数，可以计算得到驱动装置150驱动基座110移动的位移变化量，可以确定在基座110移动过程中，刀具130刀尖点在工具坐标系上的坐标值。
于一实施例中，第三检测元件123可以包括多个设于驱动装置150中滑轨或者基座上的光电式位移传感器，用于检测驱动装置150驱动基座110移动的位移变化量，以确定在基座110移动过程中，刀具130刀尖点在工具坐标系上的坐标值。
控制装置160包括人机交互界面、收发器、处理器303以及存储器302等部件，控制装置160与检测装置120连接，用于接收并处理第一检测元件121、第二检测元件122和第三检测元件123所检测的信息，控制装置160还与图像采集器170连接，用于接收并处理图像采集器170所采集的图像，控制装置160还与旋转装置140连接，用于控制旋转装置140。控制装置160还与驱动装置150连接，用于控制驱动装置150。控制装置160与检测装置120、图像采集器170、驱动装置150和旋转装置140之间的连接方式，可以是无线连接也可以是有线连接。
于一操作过程中，驱动装置150驱动基座110偏转一个角度，刀具130、图像采集器170与第一检测元件121也会在基座110的带动下同步偏转，故各个第一检测元件121实时检测的位移变化量可以反映刀具130轴线与待加工表面200法线之间的角度以及图像采集器170镜头轴线与待加工表面200法线之间的角度即偏移信息。
各个第一检测元件121将实时检测的位移变化量实时发送给控制装置160，控制装置160接收各个第一检测元件121的所采集的信号，并进行处理得到该位移变化量所反映的刀具130偏移信息。
控制装置160根据处理得到的刀具130偏移信息计算校准刀具130时需令基座110反向运动的移动距离和偏转角度，从而生成一个控制基座110运动的第一指令，将该第一指令发送至驱动装置150，驱动装置150接收并执行，驱动基座110运动，以使刀具130自动校准，令刀具130的轴线与待加工表面200的法线重合，即令刀具130的轴线与待加工的第一基准孔的轴线重合。
同时，控制装置160根据图像采集器170与刀具130的距离、图像采集器170的标定参数、预设距离和检测装置120中第二检测元件122及第三检测元件123检测到的当前位置信息，再生成一个控制基座110运动的第二指令，将该第二指令发送至驱动装置150，驱动装置150接收并执行，驱动基座110运动，以使图像采集器170自动移动至与待加工的第一基准孔对齐，且令图像采集器170的镜头轴线与第一基准孔的轴线重合，从而找准图像采集器170采集的角度，使得图像采集器170所得图像不畸变。
之后，控制装置160可以反复执行上述步骤，图像采集器170拍摄待加工表面200至少2个基准孔的图像集，控制装置160根据该图像集以及检测装置120的位移检测数据，确定这些基准孔在工具坐标系下的实际位置信息，从而对原先预设的加工路径进行补偿，生成新的加工路径，提高了批量打孔的准确性。
故本实施例不仅可以找准图像采集器170采集的角度，使得图像采集器170所得图像不畸变，而且可以利用图像采集器170辅助制孔机构100的使用，进行理论位置对实际位置的补偿，提高了批量打孔的准确性，且无需对每个基准孔都进行校准来调整离线编程的加工路径，大大提高了生产效率。
于一其他的实施例中，制孔机构100还包括：显示装置，显示装置与控制装置160连接。控制装置160将经过处理的信息或图像传递给显示装置，由显示装置输出。
请参照图4，其为本申请一实施例示出的电子设备300的结构示意图。电子设备300可以作为上述实施例中的控制装置160，电子设备300包括：至少一个处理器303和存储器302。图4以一个处理器303为例。处理器303、存储器302和显示器通过总线301连接，存储器302存储有可被处理器303执行的指令，指令被处理器303执行，以使电子设备300可执行下述的实施例中方法的全部或部分流程，以找准图像采集器170采集的角度，使得图像采集器170所得图像不畸变。
于一实施例中，处理器303可以是通用处理器303，包括但不限于中央处理器303(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器303(Network Processor，NP)等，还可以是数字信号处理器303(DigitalSignal Processor，DSP)、专用集成电路(ApplicationSpecific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field Programmable GateArray，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器303可以是微处理器303或者该处理器303也可以是任何常规的处理器303等，处理器303是电子设备300的控制中心，利用各种接口和线路连接整个电子设备300的各个部分。处理器303可以实现或者执行本申请实施例中公开的各方法、步骤及逻辑框图。
于一实施例中，存储器302可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，包括但不限于，随机存取存储器302(Random Access Memory，RAM)，只读存储器302(Read Only Memory，ROM)，静态随机存取存储器302(Static RandomAccessMemory，简称SRAM)，可编程只读存储器302(Programmable Read-Only Memory，PROM)，可擦除只读存储器302(Erasable Programmable Read-Only Memory，EPROM)，电可擦除只读存储器302(Electric Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)。
电子设备300可以是手机、笔记本电脑、台式计算机、或者多台计算机组成的运算***等设备。电子设备300还可包括比图5中所示更多或者更少的组件，或者具有与图5所示不同的配置。例如电子设备300还包括用于人机交互的输入输出设备。
于一其他的实施例中，电子设备300还包括显示器，显示器可以是上述实施例中的显示装置，例如：显示屏。处理器303、存储器302和显示器通过总线301连接。
请参照图5，其为本申请一实施例示出的制孔机构100的控制方法的流程示意图。请参照图6和图7，其为本申请一实施例示出的制孔机构100的控制方法的步骤示意图。该方法可由图4所示的电子设备300作为图1至图3任一实施例所示的控制装置160来执行，以找准图像采集器170采集的角度，使得图像采集器170所得图像不畸变。该方法可以用于打一个孔，也可以用于打多个孔。该方法包括如下步骤：
步骤S110：输出对制孔机构100中刀具130的第一控制指令，第一控制指令用于令刀具130的轴线与第一基准孔的轴线重合，并且刀具130与第一基准孔保持预设距离。
实际场景中，制孔机构100的出厂设计包含一个预设的工具坐标系用于加工路径程序的编程。第一控制指令等驱动刀具130运动指令也是根据工具坐标系生成的。工具坐标系可以是直角坐标系或者斜坐标系。本实施例中工具坐标系是直角坐标系，包括相互垂直的X轴坐标、Y轴坐标和Z轴坐标，还包括绕X轴旋转的方向坐标Rx、绕Y轴旋转的方向坐标Ry和绕Z轴旋转的方向坐标Rz，工具坐标系是以刀具130刀尖点的初始位置作为工具中心点(Tool Central Point,简写为TCP)。
本步骤中的第一基准孔为待加工表面200的任一基准孔，以图6中W点表示。基准孔为钻孔之前在待加工表面200上打样冲眼留下的孔，该孔可以减少钻头定心作用，提高钻孔精确性。待加工表面200上可以设有一个基准孔或者多个基准孔。
本步骤中，控制装置160可以根据预设的通过三维数模离线编程生成的或者人工输入加工路径程序生成第一控制指令，将该第一控制指令发送至驱动装置150，驱动装置150接收并执行，驱动基座110运动，从而带动刀具130的刀尖点从初始位置移动至图6所示A点。此时刀具130的轴线与第一基准孔的轴线重合，并且刀具130与第一基准孔保持预设距离。
本步骤中的预设距离为第一控制指令中携带的信息，可以是人工预先输入的，也可以是控制装置160计算得到的。预设距离需大于0，以利于后续步骤S130中生成第二控制指令的计算；且预设距离还需考虑待加工表面200的曲率，以避免在基座110运动过程中，制孔机构100的镜头等部件与待加工表面200发生碰撞，损坏制孔机构100及待加工物品，造成损失。于一实施例中，预设距离还大于图像采集器170镜头的焦距。
需要说明的是，由于刀具130和图像采集器170间接连接，两者之间的距离是固定不变的，当刀具130刀尖点移动至A点，则图像采集器170镜头中心也移动至B点，两者之间的距离为AB的长度。且在基座110移动过程中，检测装置120中的第三检测元件123可以实时检测，确定刀具130刀尖点在工具坐标系上的坐标值。
其中，本步骤可以发生在控制装置160接受到制孔机构100启动命令之后，也可以发生于加工多个孔过程间隙中。制孔机构100启动命令可以由操作人员通过开关、按钮输入。
步骤S120：获取刀具130刀尖点的当前位置信息。
本步骤中的当前位置信息至少包括刀具130刀尖点与待加工表面200第一基准孔处之间的距离(图6中AW的长度)以及A点的坐标(x0，y0)。
本步骤中，为提高步骤S130当前位置信息可以是检测装置120中第二检测元件122和第三检测元件123实时检测得到的，控制装置160接收检测装置120所检测的信息。
于一其他的实施例中，控制装置160可以直接将步骤S110中预设距离的数值以及步骤S110第一控制指令中携带的坐标信息赋值给当前位置信息。
步骤S130：根据图像采集器170与刀具130的距离、图像采集器170的标定参数、预设距离和当前位置信息，输出对刀具130的第二控制指令，第二控制指令用于令图像采集器170的镜头轴线与第一基准孔的轴线重合。
本步骤中，图像采集器170的标定参数包括焦距参数，图像采集器170与刀具130的距离为图6中AB的长度，即图7中A1B1的长度。
控制装置160可以根据预设的工具坐标系、图像采集器170与刀具130的距离、图像采集器170的标定参数、预设距离和当前位置信息生成第二控制指令，将该第二控制指令发送至驱动装置150，驱动装置150接收并执行，驱动基座110运动，从而带动刀具130的刀尖点从A点移动至图7所示A1点，图像采集器170也从B点移动至图7所示B1点，此时图像采集器170的镜头轴线与第一基准孔的轴线重合，且B1点与第一基准孔W点的距离等于图像采集器170的焦距。
本实施例中，由于图像采集器170的镜头轴线与刀具130的轴线平行。当刀具130轴线垂直于待加工表面200，则图像采集器170的镜头轴线也垂直于待加工表面200，故本步骤中在刀具130的刀尖点从A点移动A1点时，刀具130轴线不发生偏转，从而可以简化第二控制指令中A1点坐标(x1，y1)的计算过程。
其中，第二控制指令中A1点坐标(x1，y1)的计算公式如下：
x1＝x0+(AW-B1W)×cos(ɑ)+AB×sin(ɑ)；
y1＝y0-(AW-B1W)×sin(ɑ)+AB×cos(ɑ)；
其中，x0和y0为步骤S120获得的当前位置信息中A点的坐标(x0，y0)。AW为步骤S120获得的当前位置信息中AW的长度；B1W为图像采集器170的标定参数即焦距；ɑ为AW与X轴之间的角度，可以根据A点坐标和W点坐标计算可得；AB为图像采集器170与刀具130的距离。
故本实施例可以通过先令刀具130的轴线与待加工的第一基准孔的轴线重合，再利用刀具130与图像采集器170之间的关系，移动刀具130使图像采集器170的镜头轴线与第一基准孔的轴线重合，从而找准图像采集器170采集的角度，使得图像采集器170所得图像不畸变，提高了待加工表面200上基准孔的拍摄精度，利于制孔位置找正更加精确。
另外，待加工表面200可以为平面或者曲面。本实施例不仅可以应用于平面上的制孔，还可以应用于曲面上的制孔。
请参照图8，其为本申请一实施例示出的制孔机构100的控制方法的流程示意图。该方法可由图4所示的电子设备300作为图1至图3任一实施例所示的控制装置160来执行，以找准图像采集器170采集的角度，使得图像采集器170所得图像不畸变。该方法可以用于打一个孔，也可以用于打多个孔。该方法包括如下步骤：
步骤S210：输出对制孔机构100中刀具130的第一运动命令，第一运动命令用于令刀具130刀尖点位于第一基准孔内，且令刀具130的刀具130轴线与第一基准孔的轴线重合。
本步骤中，控制装置160可以生成第一运动命令，并将第一运动命令发送给驱动装置150，驱动装置150根据第一运动命令先驱动基座110移动至预设的加工路径程序的起始坐标，令刀具130刀尖点位于第一基准孔W内，再根据各个第一检测元件121的检测信息，接着驱动基座110旋转摆动来调节刀具130的轴线与第一基准孔的轴线之间的角度为0，使刀具130的轴线垂直于待加工表面200。
步骤S220：输出对刀具130的第二运动命令，第二运动命令用于令刀具130在保持刀具130轴线与第一基准孔的轴线重合的状态下移动预设距离。
本步骤中，控制装置160可以生成第二运动命令，并将第二运动命令发送给驱动装置150，驱动装置150根据第二运动命令驱动基座110后退，使得刀具130刀尖点从图6中W点处沿直线后退至A点，在移动过程中，刀具130轴线不发生偏转，此时刀具130轴线以及图像采集器170的镜头轴线均与第一基准孔的轴线重合。
步骤S230：获取制孔机构100上第二检测元件122测得的当前距离信息。
本步骤中的第一基准孔所在表面即待加工表面200。当前距离信息包括刀具130刀尖点与第一基准孔所在表面的距离，即图6中AW的长度。
步骤S240：判断当前距离信息是否在距离阈值范围内。
本步骤中的距离阈值范围为人工预先输入的，也可以是控制装置160计算得到的。由于步骤S220设定的预设距离为考虑到待加工表面200的曲率以避免碰撞而设定的安全距离，若因驱动装置150驱动基座110移动的误差以及其他突发事故，使得刀具130刀尖点与第一基准孔所在表面的距离不满足要求，容易出现碰撞事故，损坏制孔机构100及待加工物品，造成损失。故本实施例中在事先输入一个距离阈值范围，可以避免在步骤S280的基座110运动过程中发生碰撞，实现双重保险。
其中，若判断当前距离信息不在距离阈值范围内，则执行步骤S250和步骤S260，需要重新移动基座110，直至刀具130保持与待加工表面200的安全距离。若判断当前距离信息在距离阈值范围内，则执行步骤S270，继续下一步骤。
步骤S250：计算当前距离信息与预设距离的距离差值。本步骤中，通过将第二检测元件122的检测值与预设距离相减即可得到距离差值，以备步骤S260。
步骤S260：根据距离差值，输出对刀具130的第三运动命令，第三运动命令用于令刀具130在保持刀具130轴线与第一基准孔的轴线重合的状态下移动距离差值。本步骤根据步骤S250求得的距离差值，重新调节刀具130与待加工表面200的距离。在本步骤之后可以返回步骤S230，重新判断是否当前距离信息是否在距离阈值范围内。
步骤S270：获取刀具130刀尖点的当前位置信息。详情请参照步骤S120的描述。
步骤S280：根据图像采集器170与刀具130的距离、图像采集器170的标定参数、预设距离和当前位置信息，输出对刀具130的第二控制指令，第二控制指令用于令图像采集器170的镜头轴线与第一基准孔的轴线重合。详情请参照步骤S130的描述。
请参照图9，其为本申请一实施例示出的制孔机构100的控制方法的流程示意图。该方法可由图4所示的电子设备300作为图1至图3任一实施例所示的控制装置160来执行，以找准图像采集器170采集的角度，使得图像采集器170所得图像不畸变。该方法可以用于打一个孔，也可以用于打多个孔。该方法包括如下步骤：
步骤S310：输出对制孔机构100中刀具130的第一控制指令，第一控制指令用于令刀具130的轴线与第一基准孔的轴线重合，并且刀具130与第一基准孔保持预设距离。详情请参照步骤S110的描述。
步骤S320：获取刀具130刀尖点的当前位置信息。详情请参照步骤S120的描述。
步骤S330：根据图像采集器170与刀具130的距离、图像采集器170的标定参数、预设距离和当前位置信息，输出对刀具130的第二控制指令，第二控制指令用于令图像采集器170的镜头轴线与第一基准孔的轴线重合。详情请参照步骤S130的描述。
步骤S340：获取图像采集器170所拍摄的针对第一基准孔的第一图像。
本步骤中，图像采集器170在保持图像采集器170的镜头轴线与第一基准孔的轴线重合，且图像采集器170的镜头与待加工表面200之间的间距B1W等于焦距的状态下拍摄一张图像，得到第一图像。
于一其他的实施例中，图像采集器170可以连拍数张，控制装置160选取清晰度最高的一张作为第一图像。
步骤S350：提取第一图像中的待识别基准孔形状信息。
本步骤中，控制装置160可以采用图像识别技术从第一图像中提取待识别基准孔形状信息。
步骤S360：将待识别基准孔形状信息与标准孔形状信息进行匹配，判断图像采集器170的镜头轴线是否与第一基准孔的轴线重合。
本步骤中，标准孔形状信息为用户事先输入的，可以是通过三维建模等方式获得的。标准孔形状信息包括多个不同尺寸的圆孔。
本步骤中将待识别基准孔形状信息与标准孔形状信息进行匹配，通过判断第一图像拍摄得到的孔形状是否为圆孔，从而判断图像采集器170的拍摄角度是否选好。
若将待识别基准孔形状信息与标准孔形状信息无法匹配成功，则说明第一图像拍摄得到的孔形状不为圆形，图像采集器170的拍摄角度不好，认定为图像采集器170的镜头轴线不与第一基准孔的轴线重合，此时执行步骤S370，输出提示信息，提示人工进行干预；或者生成控制制孔机构100的调控指令，重新调整图像采集器170的拍摄角度。
若将待识别基准孔形状信息与标准孔形状信息无法匹配成功，则说明第一图像拍摄得到的孔形状为圆形，图像采集器170的拍摄角度较好，认定为图像采集器170的镜头轴线与第一基准孔的轴线重合，此时可以执行步骤S380，存储第一图像，可以作为后续确定加工坐标、第一基准孔位置的参考。之后可以结束流程，或者根据人工命令或者预先设计进行下一步骤。
步骤S370：输出提示信息或者生成控制制孔机构100的调控指令。
本步骤可以通过发出提示信息，提示人工进行干预，也可以生成控制制孔机构100的调控指令，重新调整图像采集器170的拍摄角度。
其中，本步骤中控制制孔机构100的调控指令，可以是返回步骤S310，重新执行步骤S310-S360，直至图像采集器170的镜头轴线与第一基准孔的轴线重合。
步骤S380：存储第一图像。
本步骤中可以将成像清晰的第一图像存储至控制装置160的本地数据库或云数据库中。
请参照图10，其为本申请一实施例示出的制孔机构100的控制方法的流程示意图。该方法可以用于打多个孔。该方法可由图4所示的电子设备300作为图1至图3任一实施例所示的控制装置160来执行，以找准图像采集器170采集的角度，使得图像采集器170所得图像不畸变，并可以对原先预设的加工路径进行补偿，生成新的加工路径，提高了批量打孔的准确性。该方法包括如下步骤：
步骤S410：输出对制孔机构100中刀具130的第一控制指令，第一控制指令用于令刀具130的轴线与第一基准孔的轴线重合，并且刀具130与第一基准孔保持预设距离。详情请参照步骤S110的描述。
步骤S420：获取刀具130刀尖点的当前位置信息。详情请参照步骤S120的描述。
步骤S430：根据图像采集器170与刀具130的距离、图像采集器170的标定参数、预设距离和当前位置信息，输出对刀具130的第二控制指令，第二控制指令用于令图像采集器170的镜头轴线与第一基准孔的轴线重合。详情请参照步骤S130的描述。
步骤S440：获取制孔机构100中检测装置120的位移检测数据，位移检测数据包括在刀具130刀尖点分别位于基准孔组中各个基准孔内时，检测装置120的检测值。
其中，刀具130刀尖点分别位于基准孔内时，此时刀具130刀尖点在工具坐标系上的坐标值，就是该基准孔的坐标。
本步骤中的基准孔组包括多个任意的基准孔。本实施例以基准孔组包括3个基准孔进行说明。对这3个基准孔分别执行上述步骤S410-步骤S430，从而可以在基座110运动过程通过检测装置120的第三检测元件123获取刀具130刀尖点在工具坐标系上的坐标值，以确定各个基准孔的初始坐标值。
步骤S450：获取图像采集器170所拍摄的针对基准孔组的图像集。
本步骤的图像集包括对这3个基准孔分别执行上述步骤S410-步骤S430后所获得的第一图像。
步骤S460：根据位移检测数据和图像集，确定基准孔组中各个基准孔在工具坐标系下的实际位置信息。
本步骤中，控制装置160根据该图像集以及位移检测数据，两者相互验证，从而可以确定这些基准孔在工具坐标系下的较为精准的实际位置信息。
例如，本步骤确定这三个基准孔的实际坐标分别为W1(x′1,y′1,z′1)、W2(x′2,y′2,z′2)和W3(x′3,y′3,z′3)，可以用实际坐标矩阵N表示，则有：
Figure BDA0003214653650000191
步骤S470：根据基准孔组中各个基准孔的实际位置信息以及标准加工点位置信息，确定基准孔的偏差信息。
本步骤的标准加工点位置信息包括预设的通过三维数模离线编程生成的或者人工输入加工路径程序中携带的，所有基准孔的理论坐标。其中，这三个基准孔的理论坐标分别为W1'(x1,y1,z1)、W2'(x2,y2,z2)和W3'(x3，y3,z3)，可以用理论坐标矩阵M表示，则有：
Figure BDA0003214653650000201
对于这三个基准孔的实际坐标矩阵N和理论坐标矩阵M，可以确定一个变换矩阵R'，即R'M＝N，经过转换，则有
Figure BDA0003214653650000202
故可以用变换矩阵R'表示这三个基准孔的实际坐标与理论坐标的偏差信息。
步骤S480：根据偏差信息和标准加工点位置信息，确定目标加工点位置信息。
本步骤中，通过以基准孔组中几个基准孔作为代表，确定理论数模和实际产品之间的位置偏差，自动完成其他基准孔(目标加工点)的位置修正，消除了因装配偏差带来的加工误差，提高了批量打孔的准确性，且无需对每个基准孔都进行校准来调整离线编程的加工路径，大大提高了生产效率。
于一计算过程中，将上述步骤中所应用的工具坐标系称作O。假定一个第二坐标系O'，第二坐标系O'是将工具坐标系O的X轴旋转一个角度γ，将工具坐标系O的Y轴旋转一个角度β，将工具坐标系O的Z轴旋转一个角度α，则有第二坐标系O',则三个基准孔W1、W2,和W3在O'坐标系下的坐标值为a'、b'和c'。
再确定如何设置这个第二坐标系O'，才可以使得三个基准孔O'坐标系下的坐标值a'、b'和c'与这三个基准孔的理论坐标W1'、W2'和W3'最接近。即需要计算出需要将工具坐标系O的X、Y和Z轴旋转的角度γ、β和α，以使|W1′a′|+|W2′b′|+|W3′c′|最小。
其中，根据第二坐标系O'的旋转角度γ、β和α，可以得到一个旋转矩阵Rxyz(γ,β,α)，旋转矩阵Rxyz(γ,β,α)的计算公式为：
Figure BDA0003214653650000211
且在步骤S470已经确定这三个基准孔的实际坐标与理论坐标的变换矩阵R'的计算公式为：
Figure BDA0003214653650000212
接着取矩阵Rxyz(γ,β,α)中均含有γ、β和α三个变量的元素r12、r13和r23，则有三个对应的方程：r12′＝f1(γ,β,α)；r13′＝f2(γ,β,α)；r23′＝f3(γ,β,α)。
最后，采用迭代法求解,可以求出最满足三个方程的近似解γ、β和α，从而得到旋转矩阵Rxyz(γ,β,α)。
若将标准加工点位置信息包括所有基准孔在工具坐标系O的理论坐标均乘以旋转矩阵Rxyz(γ,β,α)，即可以得到所有基准孔在第二坐标系O'的坐标，这个坐标可以相当于所有基准孔的实际坐标，从而可以完成理论位置对实际位置的补偿。
请参照图11，其为本申请一实施例示出的制孔机构的控制装置400的框图。该装置可应用于图4所示的电子设备300，以找准图像采集器170采集的角度，使得图像采集器170所得图像不畸变。制孔机构的控制装置400，包括：第一输出模块410、第一获取模块420和第二输出模块430。各个模块的原理关系如下：
第一输出模块410用于输出对制孔机构100中刀具130的第一控制指令，第一控制指令用于令刀具130的轴线与第一基准孔的轴线重合，并且刀具130与第一基准孔保持预设距离；制孔机构100包括基座110，基座110上设有刀具130和图像采集器170；第一获取模块420用于获取刀具130刀尖点的当前位置信息；第二输出模块430用于根据图像采集器170与刀具130的距离、图像采集器170的标定参数、预设距离和当前位置信息，输出对刀具130的第二控制指令，第二控制指令用于令图像采集器170的镜头轴线与第一基准孔的轴线重合。
于一实施例中，制孔机构的控制装置400还包括：第二获取模块、提取模块、第一判断模块、第三输出模块和存储模块，第二获取模块用于获取图像采集器170所拍摄的针对第一基准孔的第一图像；提取模块用于提取第一图像中的待识别基准孔形状信息；第一判断模块用于将待识别基准孔形状信息与标准孔形状信息进行匹配，判断图像采集器170的镜头轴线是否与第一基准孔的轴线重合；第三输出模块用于在图像采集器170的镜头轴线不与第一基准孔的轴线重合时输出提示信息或者生成控制制孔机构100的调控指令，存储模块用于在图像采集器170的镜头轴线与第一基准孔的轴线重合时存储第一图像。
于一实施例中，制孔机构的控制装置400还包括：第三获取模块、第四获取模块、第一确定模块、第二确定模块和第三确定模块，第三获取模块用于获取制孔机构100中检测装置120的位移检测数据，位移检测数据包括在刀具130刀尖点分别位于基准孔组中各个基准孔内时，检测装置120的检测值；第四获取模块用于获取图像采集器170所拍摄的针对基准孔组的图像集；第一确定模块用于根据位移检测数据和图像集，确定基准孔组中各个基准孔在工具坐标系下的实际位置信息；第二确定模块用于根据基准孔组中各个基准孔的实际位置信息以及标准加工点位置信息，确定基准孔的偏差信息；第三确定模块用于根据偏差信息和标准加工点位置信息，确定目标加工点位置信息。
于一实施例中，第一输出模块410还用于：输出对制孔机构100中刀具130的第一运动命令，第一运动命令用于令刀具130刀尖点位于第一基准孔内，且令刀具130的刀具130轴线与第一基准孔的轴线重合；输出对刀具130的第二运动命令，第二运动命令用于令刀具130在保持刀具130轴线与第一基准孔的轴线重合的状态下移动预设距离。
于一实施例中，第一输出模块410还用于：在输出对刀具130的第二运动命令之后，获取刀具130刀尖点的当前位置信息之前，获取制孔机构100上第二检测元件122测得的当前距离信息，其中，当前距离信息包括刀具130刀尖点与第一基准孔所在表面的距离；判断当前距离信息是否在距离阈值范围内；若否，则计算当前距离信息与预设距离的距离差值；根据距离差值，输出对刀具130的第三运动命令，第三运动命令用于令刀具130在保持刀具130轴线与第一基准孔的轴线重合的状态下移动距离差值。
上述制孔机构的控制装置400的详细描述，请参见上述实施例中相关方法步骤的描述。
在本申请所提供的几个实施例中，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。
在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的***来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。以上仅为本申请的优选实施例而已，仅用于说明本申请的技术方案，并不用于限制本申请。对于本技术领域的普通技术人员而言，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种制孔机构的控制方法，其特征在于，包括：
输出对制孔机构中刀具的第一控制指令，所述第一控制指令用于令所述刀具的轴线与第一基准孔的轴线重合，并且所述刀具与所述第一基准孔保持预设距离；所述制孔机构包括基座，所述基座上设有刀具和图像采集器；
获取所述刀具刀尖点的当前位置信息；
根据图像采集器与所述刀具的距离、图像采集器的标定参数、所述预设距离和所述当前位置信息，输出对所述刀具的第二控制指令，所述第二控制指令用于令所述图像采集器的镜头轴线与所述第一基准孔的轴线重合。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
获取所述图像采集器所拍摄的针对所述第一基准孔的第一图像；
提取所述第一图像中的待识别基准孔形状信息；
将所述待识别基准孔形状信息与标准孔形状信息进行匹配，判断所述图像采集器的镜头轴线是否与所述第一基准孔的轴线重合；
若所述图像采集器的镜头轴线不与所述第一基准孔的轴线重合，输出提示信息或者生成控制所述制孔机构的调控指令；
若所述图像采集器的镜头轴线与所述第一基准孔的轴线重合，存储所述第一图像。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
获取制孔机构中检测装置的位移检测数据，所述位移检测数据包括在所述刀具刀尖点分别位于基准孔组中各个基准孔内时，检测装置的检测值；
获取所述图像采集器所拍摄的针对所述基准孔组的图像集；
根据所述位移检测数据和所述图像集，确定所述基准孔组中各个基准孔在工具坐标系下的实际位置信息；
根据所述基准孔组中各个基准孔的实际位置信息以及标准加工点位置信息，确定所述基准孔的偏差信息；
根据所述偏差信息和所述标准加工点位置信息，确定目标加工点位置信息。
4.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述输出对制孔机构中刀具的第一控制指令，包括：
输出对制孔机构中刀具的第一运动命令，所述第一运动命令用于令刀具刀尖点位于第一基准孔内，且令所述刀具的刀具轴线与所述第一基准孔的轴线重合；
输出对所述刀具的第二运动命令，所述第二运动命令用于令所述刀具在保持所述刀具轴线与所述第一基准孔的轴线重合的状态下移动预设距离。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述输出对所述刀具的第二运动命令之后，所述获取所述刀具刀尖点的当前位置信息之前，还包括：
获取所述制孔机构上第二检测元件测得的当前距离信息，其中，所述当前距离信息包括所述刀具刀尖点与所述第一基准孔所在表面的距离；
判断所述当前距离信息是否在距离阈值范围内；
若所述当前距离信息不在距离阈值范围内，则计算所述当前距离信息与所述预设距离的距离差值；
根据所述距离差值，输出对所述刀具的第三运动命令，所述第三运动命令用于令所述刀具在保持所述刀具轴线与所述第一基准孔的轴线重合的状态下移动所述距离差值。
6.一种制孔机构的控制装置，其特征在于，包括：
第一输出模块，用于输出对制孔机构中刀具的第一控制指令，所述第一控制指令用于令所述刀具的轴线与第一基准孔的轴线重合，并且所述刀具与所述第一基准孔保持预设距离；所述制孔机构包括基座，所述基座上设有刀具和图像采集器；
第一获取模块，用于获取所述刀具刀尖点的当前位置信息；
第二输出模块，用于根据图像采集器与所述刀具的距离、图像采集器的标定参数、所述预设距离和所述当前位置信息，输出对所述刀具的第二控制指令，所述第二控制指令用于令所述图像采集器的镜头轴线与所述第一基准孔的轴线重合。
7.一种电子设备，其特征在于，包括：
存储器，用以存储计算机程序；
处理器，用以执行如权利要求1至5中任一项所述的方法。
8.一种制孔机构，其特征在于，包括：
刀具；
基座；
驱动装置，与所述基座传动连接，用于驱动基座运动；
旋转装置，设于所述基座上，并与所述刀具传动连接，用于驱动所述刀具旋转；
图像采集器，设于所述基座上；
检测装置，用于检测所述刀具的位置；以及
控制装置，连接所述检测装置、所述图像采集器、所述驱动装置和所述旋转装置。
9.根据权利要求8所述的制孔机构，其特征在于，所述图像采集器的镜头轴线与所述刀具的轴线平行。
10.根据权利要求8所述的制孔机构，其特征在于，所述检测装置包括：
第一检测元件，设于所述基座上，用于获取所述刀具轴线与待加工表面法线之间的角度；
第二检测元件，设于所述基座上，用于获取所述刀具刀尖点与待加工表面之间的距离；以及
第三检测元件，设于所述驱动装置或所述基座上，用于获取所述刀具刀尖点在工具坐标系上的坐标值。
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