專利名稱：一種基于計算機視覺的自動激光雕刻系統(tǒng)及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種自動激光雕刻系統(tǒng)及其使用方法，尤其是涉及一種基于計算機視覺的自動激光雕刻系統(tǒng)及其使用方法。
背景技術(shù)：
在使用激光對產(chǎn)品進行雕刻加工的產(chǎn)業(yè)中，大部分的生產(chǎn)工作都是由工人完成的，并且這些工作幾乎都是大量重復(fù)性的勞動，生產(chǎn)效率低且成功率不高，遇到勞動力流動比較大的情況，生產(chǎn)計劃難以控制。在這種生產(chǎn)效率低下、廢品率高、資源浪費嚴(yán)重的生產(chǎn)方式下，激光雕刻企業(yè)的生產(chǎn)成本居高不下，企業(yè)無法得到快速發(fā)展。以常見的手機外殼雕刻加工為例，生產(chǎn)過程需要大量勞動力重復(fù)相同的工作，并且精度要求極高。目前手機外殼雕刻加工的通用方法是工人佩戴特殊工業(yè)手指套，將噴鍍過的待雕刻產(chǎn)品從生產(chǎn)流水線的夾具中取下，放入標(biāo)準(zhǔn)模具中，再使用激光雕刻機對手機外殼進行商標(biāo)、圖案或者數(shù)字的雕刻，然后將雕刻過的產(chǎn)品從標(biāo)準(zhǔn)模具中取出后放回夾具中，繼續(xù)后面的生產(chǎn)。因為經(jīng)過噴鍍的產(chǎn)品是半成品，表面不能被任何物體接觸，否則就會在產(chǎn)品表面留下痕跡，致使該產(chǎn)品直接報廢。而在傳統(tǒng)的制作過程中，由于工人手工作業(yè)的操作失誤等原因，造成的產(chǎn)品報廢率有時可達50%之多。因此，針對目前產(chǎn)品激光雕刻行業(yè)中精度低、速度慢、人工接觸不可避免等問題， 引入計算機視覺技術(shù)，實現(xiàn)產(chǎn)品的自動定位與激光雕刻，已經(jīng)成為行業(yè)發(fā)展的迫切要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要是解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的技術(shù)問題；提供了一種基于自動模板匹配算法的計算機視覺技術(shù)對待雕刻的產(chǎn)品進行精確定位，借助定位信息，提高激光雕刻機對產(chǎn)品雕刻的精度，相比原有的手工激光雕刻方法在精度方面有了很大的提高的一種基于計算機視覺的自動激光雕刻系統(tǒng)及其使用方法。本發(fā)明還有一目的是解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的速度慢的技術(shù)問題；提供了一種使用上位機控制運動軌道的運行，高效的進行自動化生產(chǎn)，在保證質(zhì)量的前提下加快了速度，通過生產(chǎn)效率的提高降低了勞動力成本的一種基于計算機視覺的自動激光雕刻系統(tǒng)及其使用方法。本發(fā)明再有一目的是解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的人工接觸過多的技術(shù)問題；提供了一種使用機械代替工人對產(chǎn)品進行操作，減少了工人對產(chǎn)品的接觸，降低了因工人誤操作而造成的產(chǎn)品報廢率，提高了產(chǎn)品生產(chǎn)的成功率從而降低了生產(chǎn)成本的一種基于計算機視覺的自動激光雕刻系統(tǒng)及其使用方法。本發(fā)明的上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的 一種基于計算機視覺的自動激光雕刻系統(tǒng)，其特征在于，包括 一運動軌道用于承載并帶動產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中往復(fù)運動；
一圖像捕捉模塊用于獲取產(chǎn)品在運動軌道上某一位置的視頻圖像；一激光雕刻機對產(chǎn)品進行激光雕刻；
一控制模塊發(fā)出控制信號分別控制所述運動軌道、圖像捕捉模塊和激光雕刻機的啟
停；
一上位機通過與控制模塊的指令交互控制所述運動軌道的運動，從圖像捕捉模塊獲取圖像后進行產(chǎn)品的匹配識別與定位，并控制激光雕刻機對產(chǎn)品進行激光雕刻；
一電源模塊為所述運動軌道、圖像捕捉模塊、激光雕刻機、控制模塊和上位機提供電源。一種基于計算機視覺的自動激光雕刻系統(tǒng)的使用方法，其特征在于，包括以下步驟
步驟1，生產(chǎn)準(zhǔn)備步驟即對所述圖像捕捉模塊進行畸變校正與坐標(biāo)系調(diào)整，運動軌道坐標(biāo)系調(diào)整，設(shè)置生產(chǎn)參數(shù)，并記錄與生產(chǎn)中產(chǎn)品定位相關(guān)的匹配信息；
步驟2，生產(chǎn)步驟產(chǎn)品通過運動軌道輸送至拍攝區(qū)由圖像捕捉模塊進行拍攝，并將拍攝的圖像信息與步驟1中的匹配信息進行匹配對比，獲取雕刻的圖案位置信息，然后產(chǎn)品由運動軌道輸送至激光雕刻機處對產(chǎn)品進行激光雕刻，完畢后結(jié)束一輪生產(chǎn)。在上述的一種基于計算機視覺的自動激光雕刻系統(tǒng)的使用方法，所述步驟1中的圖像捕捉模塊采用工業(yè)相機，生產(chǎn)準(zhǔn)備步驟具體操作如下
步驟1.1，使用校正板校正相機畸變，并統(tǒng)一相機坐標(biāo)系和激光雕刻機坐標(biāo)系的主軸方向和單位長度，保證兩個坐標(biāo)系的方向和單位長度一致；
步驟1. 2，調(diào)整運動軌道單位距離，使運動軌道坐標(biāo)系與激光雕刻機坐標(biāo)系的單位長度和方向一致，保證產(chǎn)品在生產(chǎn)線上能夠精確移動；
步驟1. 3，設(shè)置生產(chǎn)參數(shù)，主要包括產(chǎn)品在流水線上運動的方式，相機位置，激光雕刻機位置，產(chǎn)品數(shù)量，產(chǎn)品分布，雕刻圖案；
步驟1. 4，通過鼠標(biāo)選取圖像中目標(biāo)區(qū)域以獲取標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品模板，并記錄標(biāo)準(zhǔn)模板在坐標(biāo)系中的橫向坐標(biāo)X，縱向坐標(biāo)y和角度a，用于生產(chǎn)過程中產(chǎn)品的匹配定位；
步驟1. 5，獲得標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品模板的雕刻位置坐標(biāo)，將產(chǎn)品運動到激光雕刻機下，調(diào)整激光雕刻圖案位置與角度至滿意程度，然后記錄雕刻圖案在坐標(biāo)系中的橫向坐標(biāo)Tx’，縱向坐標(biāo) Ty'和角度Ta’。在上述的一種基于計算機視覺的自動激光雕刻系統(tǒng)的使用方法，所述步驟2中的圖像捕捉模塊采用工業(yè)相機，生產(chǎn)步驟具體操作如下
步驟2. 1，將一組產(chǎn)品放置到運動軌道上，通知上位機產(chǎn)品裝載完成； 步驟2. 2，運動軌道在上位機的控制下將產(chǎn)品運動到相機下，并通知相機產(chǎn)品已經(jīng)到位，可以進行拍攝；
步驟2. 3，相機對產(chǎn)品進行拍照，上位機從相機獲取產(chǎn)品圖像，并與標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品模板進行匹配，得到產(chǎn)品在坐標(biāo)系中的橫向坐標(biāo)χ’，縱向坐標(biāo)y’和角度a’ ；
步驟2. 4，計算激光雕刻機對產(chǎn)品進行雕刻的圖案位置坐標(biāo)，即模板雕刻位置坐標(biāo)加上產(chǎn)品位置坐標(biāo)和產(chǎn)品模板坐標(biāo)的差，該產(chǎn)品雕刻圖案位置坐標(biāo)為(X，Y，A) = (x’，y’，a’)-(x， 1, a) + (Tx’，Ty’，Ta’)，運動軌道在上位機的控制下將產(chǎn)品運動到激光雕刻機下，激光雕刻機根據(jù)產(chǎn)品雕刻圖案位置坐標(biāo)和雕刻圖案對產(chǎn)品進行雕刻；
步驟2. 5，運動軌道在上位機的控制下將產(chǎn)品運送到生產(chǎn)線終點，一輪生產(chǎn)結(jié)束。
在上述的一種基于計算機視覺的自動激光雕刻系統(tǒng)的使用方法，所述步驟2完成后，還包括以下步驟
判斷是否所有生產(chǎn)都已結(jié)束，如果還有產(chǎn)品雕刻任務(wù)沒有完成，則轉(zhuǎn)到步驟2繼續(xù)執(zhí)行；否則，全部生產(chǎn)結(jié)束。因此，本發(fā)明具有如下優(yōu)點1.使用模板匹配的計算機視覺技術(shù)對待雕刻的產(chǎn)品進行精確定位，借助定位信息，提高激光雕刻機對產(chǎn)品雕刻的精度，相比原有的手工激光雕刻方法在精度方面有了很大的提高；2.使用上位機控制運動軌道的運行，高效的進行自動化生產(chǎn)，在保證質(zhì)量的前提下加快了速度，通過生產(chǎn)效率的提高降低了勞動力成本；3.使用機械代替工人對產(chǎn)品進行操作，減少了工人對產(chǎn)品的接觸，降低了因工人誤操作而造成的產(chǎn)品報廢率，提高了產(chǎn)品生產(chǎn)的成功率從而降低了生產(chǎn)成本。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理示意圖。圖2是本發(fā)明的工作流程示意圖。圖3是本發(fā)明中生產(chǎn)步驟的工作流程示意圖。圖4是本發(fā)明中運動軌道、工業(yè)相機和激光雕刻機的位置關(guān)系示意圖。
具體實施例方式下面通過實施例，并結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步具體的說明。實施例
一種基于計算機視覺的自動激光雕刻系統(tǒng)，包括 一運動軌道用于承載并帶動產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中往復(fù)運動； 一圖像捕捉模塊用于獲取產(chǎn)品在運動軌道上某一位置的視頻圖像； 一激光雕刻機對產(chǎn)品進行激光雕刻；
一控制模塊發(fā)出控制信號分別控制所述運動軌道、圖像捕捉模塊和激光雕刻機的啟
停；
一上位機通過與控制模塊的指令交互控制所述運動軌道的運動，從圖像捕捉模塊獲取圖像后進行產(chǎn)品的匹配識別與定位，并控制激光雕刻機對產(chǎn)品進行激光雕刻；
一電源模塊為所述運動軌道、圖像捕捉模塊、激光雕刻機、控制模塊和上位機提供電源。以手機外殼的激光雕刻生產(chǎn)為例。本發(fā)明基于計算機視覺的自動激光雕刻系統(tǒng)使用工業(yè)相機，對手機外殼產(chǎn)品進行拍照，根據(jù)獲得的手機外殼產(chǎn)品圖像，使用計算機視覺匹配識別算法進行手機外殼的識別和定位，然后控制激光雕刻機進行加工。手機外殼的匹配與識別是基于計算機視覺的自動激光雕刻系統(tǒng)的核心部分，如果識別與定位的結(jié)果不夠精確，會影響激光雕刻機的產(chǎn)品雕刻精度，導(dǎo)致雕刻出的手機外殼產(chǎn)品報廢。上位機采用普通PC或工控機，系統(tǒng)核心程序部署在上位機。圖像采集模塊使用符合分辨率要求(如500萬像素)的工業(yè)相機，系統(tǒng)核心程序通過控制模塊與激光雕刻機、工業(yè)相機和運動軌道進行通信。在運動軌道上方分別部署工業(yè)相機和激光雕刻機，并保持工業(yè)相機與激光雕刻機之間的距離。
由于產(chǎn)品雕刻精度要求較高，而且運動軌道、工業(yè)相機和激光雕刻機的坐標(biāo)系的單位長度和方向并不一致，所以要對三者的坐標(biāo)系進行調(diào)整以達到統(tǒng)一。本系統(tǒng)以激光雕刻機坐標(biāo)系為基準(zhǔn)，調(diào)整工業(yè)相機和運動軌道的坐標(biāo)系，使之與激光雕刻機坐標(biāo)系在單位長度和方向上都一致。運動軌道、工業(yè)相機和激光雕刻機的位置關(guān)系如圖4所示。使用方法包括以下步驟
步驟1，生產(chǎn)準(zhǔn)備步驟即對工業(yè)相機進行畸變校正與坐標(biāo)系調(diào)整，運動軌道坐標(biāo)系調(diào)整，設(shè)置生產(chǎn)參數(shù)，并記錄與生產(chǎn)中產(chǎn)品定位相關(guān)的匹配信息；具體操作如下
步驟1.1，使用校正板校正工業(yè)相機畸變，并統(tǒng)一相機坐標(biāo)系和激光雕刻機坐標(biāo)系的主軸方向和單位長度，保證兩個坐標(biāo)系的方向和單位長度一致；對于工業(yè)相機，它的坐標(biāo)系主軸方向、單位長度和激光雕刻機的坐標(biāo)系都是不一樣的，所以要根據(jù)激光雕刻機坐標(biāo)系對工業(yè)相機坐標(biāo)系的方向和單位長度進行調(diào)整。對工業(yè)相機坐標(biāo)系的調(diào)整采用以下方法
(1).調(diào)整激光雕刻機的焦距，使其能夠聚焦到待加工產(chǎn)品的表面高度，以便在產(chǎn)品表面上進行精確雕刻。(2).在軌道上與待加工產(chǎn)品表面同樣高度的位置放置一塊鋁制金屬片，控制運動軌道將金屬片運動到激光雕刻機下。(3).使用激光雕刻機在金屬片上雕刻單位長度的網(wǎng)格。(4).通過運動軌道將金屬片運動到工業(yè)相機下。(5).調(diào)整相機焦距，使得相機能夠獲取金屬片的清晰圖像。(6).使用工業(yè)相機對金屬片拍照，獲得金屬片上的單位長度網(wǎng)格的圖像。(7).使用Tsai算法基于獲得的單位網(wǎng)格圖像對工業(yè)相機坐標(biāo)系進行調(diào)整，使得相機坐標(biāo)系的主軸方向、單位長度和激光雕刻機坐標(biāo)系一樣。步驟1. 2，調(diào)整運動軌道單位距離，使運動軌道坐標(biāo)系與激光雕刻機坐標(biāo)系的單位長度和方向一致，保證產(chǎn)品在生產(chǎn)線上能夠精確移動；由于運動軌道只進行縱向運動，即在系統(tǒng)的機械制造階段已經(jīng)保證了運動軌道和激光雕刻機的坐標(biāo)系方向一致，所以只需對運動軌道坐標(biāo)系的單位長度進行調(diào)整。對運動軌道單位長度的調(diào)整采用以下方法
(1).調(diào)整激光雕刻機的焦距，使其能夠聚焦到待加工產(chǎn)品的表面高度，以便在產(chǎn)品表面上進行精確雕刻。(2).在軌道上與待加工產(chǎn)品表面同樣高度的位置放置一塊鋁制金屬片，控制運動軌道將金屬片運動到激光雕刻機下。(3).使用激光雕刻機在金屬片上雕刻前后兩條平行的橫線，且兩條橫線間距離為激光雕刻機坐標(biāo)系的單位長度。(4).控制運動軌道前進運動軌道坐標(biāo)系的單位長度，然后使用激光雕刻機在金屬片上再次雕刻前后兩條平行的橫線，且兩條橫線間距離為激光雕刻機坐標(biāo)系的單位長度。(5).測量第一次雕刻的兩條橫線中后面一條橫線和第二次雕刻的兩條橫線中前面一條橫線之間的距離，如果這兩條橫線間的距離不等于0，則調(diào)整運動軌道坐標(biāo)系的單位長度，跳至步驟(3 )，重復(fù)調(diào)整，直到這兩條橫線重合為止。這樣經(jīng)過坐標(biāo)系調(diào)整后，激光雕刻機、工業(yè)相機和運動軌道的坐標(biāo)系的主軸方向和單位長度統(tǒng)一，這就為最終的雕刻精度提供了保證。步驟1. 3，設(shè)置生產(chǎn)參數(shù)，主要包括產(chǎn)品在流水線上運動的方式，相機位置，激光雕刻機位置，產(chǎn)品數(shù)量，產(chǎn)品分布，雕刻圖案等；
步驟1. 4，通過鼠標(biāo)選取圖像中目標(biāo)區(qū)域以獲取標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品模板，并記錄標(biāo)準(zhǔn)模板在坐標(biāo)系中的橫向坐標(biāo)X，縱向坐標(biāo)y和角度a，用于生產(chǎn)過程中產(chǎn)品的匹配定位；
步驟1. 5，獲得標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品模板的雕刻位置坐標(biāo)，將產(chǎn)品運動到激光雕刻機下，調(diào)整激光雕刻圖案位置與角度至滿意程度，然后記錄雕刻圖案在坐標(biāo)系中的橫向坐標(biāo)Tx’，縱向坐標(biāo) Ty'和角度Ta’。步驟2，生產(chǎn)步驟產(chǎn)品通過運動軌道輸送至拍攝區(qū)由圖像捕捉模塊進行拍攝，并將拍攝的視頻信息與步驟1中的匹配信息進行匹配對比，獲取雕刻的圖案位置信息，然后產(chǎn)品由運動軌道輸送至激光雕刻機處對產(chǎn)品進行激光雕刻，完畢后結(jié)束一輪生產(chǎn)；具體操作如下
步驟2. 1，將一組產(chǎn)品放置到運動軌道上，通知上位機產(chǎn)品裝載完成； 步驟2. 2，運動軌道在上位機的控制下將產(chǎn)品運動到相機下，并通知相機產(chǎn)品已經(jīng)到位，可以進行拍攝；
步驟2. 3，相機對產(chǎn)品進行拍照，上位機從相機獲取產(chǎn)品圖像，并與標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品模板進行匹配，得到產(chǎn)品在坐標(biāo)系中的橫向坐標(biāo)χ’，縱向坐標(biāo)y’和角度a’ ；
步驟2. 4，計算激光雕刻機對產(chǎn)品進行雕刻的圖案位置坐標(biāo)，即模板雕刻位置坐標(biāo)加上產(chǎn)品位置坐標(biāo)和產(chǎn)品模板坐標(biāo)的差，該產(chǎn)品雕刻圖案位置坐標(biāo)為(X，Y，A) = (x’，y’，a’)-(x， y, a) + (Tx’，Ty’，Ta’)，運動軌道在上位機的控制下將產(chǎn)品運動到激光雕刻機下，激光雕刻機根據(jù)產(chǎn)品雕刻圖案位置坐標(biāo)和雕刻圖案對產(chǎn)品進行雕刻；
步驟2. 5，運動軌道在上位機的控制下將產(chǎn)品運送到生產(chǎn)線終點，一輪生產(chǎn)結(jié)束。步驟3，判斷是否所有生產(chǎn)任務(wù)都已結(jié)束，如果還有產(chǎn)品雕刻任務(wù)沒有完成，則轉(zhuǎn)到步驟2繼續(xù)執(zhí)行；否則，全部生產(chǎn)結(jié)束。應(yīng)該注意的是，在產(chǎn)品匹配時，如果直接將模板在整個圖像上進行搜索，運算量非常大，會導(dǎo)致計算時間過長，影響生產(chǎn)速度。系統(tǒng)采用的匹配算法采用兩階段方法，避免了在整個圖像范圍內(nèi)進行精確匹配計算，取而代之的是第一個階段進行粗略匹配，第二個階段在第一個階段基礎(chǔ)上進行精確匹配。這樣可以大大減少計算量，進而減少運算時間，提高生產(chǎn)速度。匹配的兩個階段分別為
1.第一階段將選取的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品模板和產(chǎn)品圖像按照相同的比例縮小尺寸，并且使得縮小后的標(biāo)準(zhǔn)模板分辨率要大于程序能夠判別的最小分辨率(例如25 X 25)。在小尺寸的圖像上進行初步匹配，找到小分辨率時的最佳匹配位置。2.第二階段，在得到小分辨率最佳匹配位置之后，將標(biāo)準(zhǔn)模板和產(chǎn)品圖像按照縮小比例逆向還原，在初步最佳匹配位置周圍的小范圍內(nèi)進行精確匹配，找到此時的最佳匹配位置，即最終的匹配結(jié)果，并記錄下最終匹配結(jié)果的橫向坐標(biāo)χ’，縱向坐標(biāo)r和旋轉(zhuǎn)角
度a* ο在查找最佳匹配位置的算法中，首先將產(chǎn)品圖像按照一定的角度步長進行旋轉(zhuǎn)。 對于粗略匹配階段，使用較大的角度步長(如1度)，而對于精確匹配階段，使用較小的角度步長(如0.1度)。將模板在每次旋轉(zhuǎn)后的圖像上進行逐像素的移動，并計算模板在每個位置的匹配評價結(jié)果。其中匹配評價算法可采用基于像素值的歸一化相關(guān)系數(shù)匹配算法，匹配評價結(jié)果使用下面的公式進行計算R、x v)_T [nv^vQ./tx+x'.y+y)]
其中Τ’是產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)模板圖像，I’是生產(chǎn)過程中拍攝的產(chǎn)品圖像。如果標(biāo)準(zhǔn)模板圖像與產(chǎn)品圖像匹配較好，則計算出的R(x，y)值較大，如果匹配較差，則計算出的R(x，y)值較小。通過查找匹配結(jié)果中R(x，y)值最大的位置來確定最佳匹配位置，并根據(jù)匹配位置和圖像旋轉(zhuǎn)角度確定最終匹配的橫向坐標(biāo)χ’，縱向坐標(biāo)y’和旋轉(zhuǎn)角度a’。當(dāng)然，產(chǎn)品模板要選擇產(chǎn)品圖像中特征明顯的區(qū)域，使得該區(qū)域能夠有助于準(zhǔn)確定位產(chǎn)品的位置，且受環(huán)境因素影響較小。 本文中所描述的具體實施例僅僅是對本發(fā)明精神作舉例說明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。
權(quán)利要求
1.一種基于計算機視覺的自動激光雕刻系統(tǒng)，其特征在于，包括 一運動軌道用于承載并帶動產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中往復(fù)運動；一圖像捕捉模塊用于獲取產(chǎn)品在運動軌道上某一位置的視頻圖像； 一激光雕刻機對產(chǎn)品進行激光雕刻；一控制模塊發(fā)出控制信號分別控制所述運動軌道、圖像捕捉模塊和激光雕刻機的啟停；一上位機通過與控制模塊的指令交互控制所述運動軌道的運動，從圖像捕捉模塊獲取圖像后進行產(chǎn)品的匹配識別與定位，并控制激光雕刻機對產(chǎn)品進行激光雕刻；一電源模塊為所述運動軌道、圖像捕捉模塊、激光雕刻機、控制模塊和上位機提供電源。
2.—種權(quán)利要求1所述的基于計算機視覺的自動激光雕刻系統(tǒng)的使用方法，其特征在于，包括以下步驟步驟1，生產(chǎn)準(zhǔn)備步驟即對所述圖像捕捉模塊進行畸變校正與坐標(biāo)系調(diào)整，運動軌道坐標(biāo)系調(diào)整，設(shè)置生產(chǎn)參數(shù)，并記錄與生產(chǎn)中產(chǎn)品定位相關(guān)的匹配信息；步驟2，生產(chǎn)步驟產(chǎn)品通過運動軌道輸送至拍攝區(qū)由圖像捕捉模塊進行拍攝，并將拍攝的圖像信息與步驟1中的匹配信息進行匹配對比，獲取雕刻的圖案位置信息，然后產(chǎn)品由運動軌道輸送至激光雕刻機處對產(chǎn)品進行激光雕刻，完畢后結(jié)束一輪生產(chǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于計算機視覺的自動激光雕刻系統(tǒng)的使用方法，其特征在于，所述步驟1中的圖像捕捉模塊采用工業(yè)相機，生產(chǎn)準(zhǔn)備步驟具體操作如下步驟1.1，使用校正板校正相機畸變，并統(tǒng)一相機坐標(biāo)系和激光雕刻機坐標(biāo)系的主軸方向和單位長度，保證兩個坐標(biāo)系的方向和單位長度一致；步驟1. 2，調(diào)整運動軌道單位距離，使運動軌道坐標(biāo)系與激光雕刻機坐標(biāo)系的單位長度和方向一致，保證產(chǎn)品在生產(chǎn)線上能夠精確移動；步驟1. 3，設(shè)置生產(chǎn)參數(shù)，主要包括產(chǎn)品在流水線上運動的方式，相機位置，激光雕刻機位置，產(chǎn)品數(shù)量，產(chǎn)品分布，雕刻圖案；步驟1. 4，通過鼠標(biāo)選取圖像中目標(biāo)區(qū)域以獲取標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品模板，并記錄標(biāo)準(zhǔn)模板在坐標(biāo)系中的橫向坐標(biāo)X，縱向坐標(biāo)y和角度a，用于生產(chǎn)過程中產(chǎn)品的匹配定位；步驟1. 5，獲得標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品模板的雕刻位置坐標(biāo)，將產(chǎn)品運動到激光雕刻機下，調(diào)整激光雕刻圖案位置與角度至滿意程度，然后記錄雕刻圖案在坐標(biāo)系中的橫向坐標(biāo)Tx’，縱向坐標(biāo) Ty'和角度Ta’。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于計算機視覺的自動激光雕刻系統(tǒng)的使用方法，其特征在于，所述步驟2中的圖像捕捉模塊采用工業(yè)相機，生產(chǎn)步驟具體操作如下步驟2. 1，將一組產(chǎn)品放置到運動軌道上，通知上位機產(chǎn)品裝載完成； 步驟2. 2，運動軌道在上位機的控制下將產(chǎn)品運動到相機下，并通知相機產(chǎn)品已經(jīng)到位，可以進行拍攝；步驟2. 3，相機對產(chǎn)品進行拍照，上位機從相機獲取產(chǎn)品圖像，并與標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品模板進行匹配，得到產(chǎn)品在坐標(biāo)系中的橫向坐標(biāo)χ’，縱向坐標(biāo)y’和角度a’ ；步驟2. 4，計算激光雕刻機對產(chǎn)品進行雕刻的圖案位置坐標(biāo)，即模板雕刻位置坐標(biāo)加上產(chǎn)品位置坐標(biāo)和產(chǎn)品模板坐標(biāo)的差，該產(chǎn)品雕刻圖案位置坐標(biāo)為(X，Y，A) = (x’，y’，a’)-(x，.1, a) + (Tx’，Ty’，Ta’)，運動軌道在上位機的控制下將產(chǎn)品運動到激光雕刻機下，激光雕刻機根據(jù)產(chǎn)品雕刻圖案位置坐標(biāo)和雕刻圖案對產(chǎn)品進行雕刻；步驟2. 5，運動軌道在上位機的控制下將產(chǎn)品運送到生產(chǎn)線終點，一輪生產(chǎn)結(jié)束。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于計算機視覺的自動激光雕刻系統(tǒng)的使用方法，其特征在于，所述步驟2完成后，還包括以下步驟判斷是否所有生產(chǎn)都已結(jié)束，如果還有產(chǎn)品雕刻任務(wù)沒有完成，則轉(zhuǎn)到步驟2繼續(xù)執(zhí)行；否則，全部生產(chǎn)結(jié)束。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于計算機視覺的自動激光雕刻系統(tǒng)及其使用方法。該系統(tǒng)包括運動軌道、圖像捕捉模塊、激光雕刻機、控制模塊、上位機以及電源模塊，其使用方法如下對圖像捕捉模塊進行畸變校正與坐標(biāo)系調(diào)整，運動軌道坐標(biāo)系調(diào)整，設(shè)置生產(chǎn)參數(shù)，并記錄與生產(chǎn)中產(chǎn)品定位相關(guān)的匹配信息；然后產(chǎn)品通過運動軌道輸送至拍攝區(qū)由圖像捕捉模塊進行拍攝，并將拍攝的圖像信息與匹配信息進行匹配對比，獲取雕刻的圖案位置信息，最后產(chǎn)品由運動軌道輸送至激光雕刻機處對產(chǎn)品進行激光雕刻，完畢后結(jié)束一輪生產(chǎn)。具有如下優(yōu)點在精度方面有了很大的提高；通過生產(chǎn)效率的提高降低了勞動力成本；降低了產(chǎn)品報廢率，提高了產(chǎn)品生產(chǎn)的成功率從而降低了生產(chǎn)成本。
文檔編號B44B1/02GK102490523SQ20111042190
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月16日
發(fā)明者劉克仁, 李秀斌, 章登義, 趙儉輝 申請人:武漢大學(xué)