本發明涉及激光切割領域，具體的說是一種視覺輔助大幅面機床板材切割的相機標定方法。
背景技術：
在大幅面機床的板材切割中，x方向的行程范圍較為正常，y方向的行程范圍很大，為了提高加工效率和余料板材的利用率，會在機床龍門橫梁的上方安裝一個監控攝像頭，既可以用來監控機床，也可以實現視覺尋邊、視覺余料排樣等功能，而其中最基礎最核心的，就是如何快速和精確地確定像素坐標與機床坐標之間的對應關系。
傳統的激光切割工藝中，整幅面板材加工前，都需要切割頭來回掃描整個機床幅面，通過電容傳感器的最大梯度值，確定板材的邊緣，從而建立與待加工圖像的對應關系。這種電容尋邊的方式，由于需要整個機床幅面的來回掃描，耗費時間較長，影響加工效率。同時，電容傳感器容易造成切割頭扎頭，造成切割頭以及機床的損壞。
與此同時，對于余料板材的利用，傳統的方法是，人工操作機床以走邊框的方式，確定哪些余料區域還可以切割出想要的工件。這種板材余料利用的方式，完全依賴于操作工人的經驗，并且精度不高，效率低。
技術實現要素：
本發明為克服現有技術的不足，設計一種視覺輔助大幅面機床板材切割的相機標定方法，其特征在于包括如下步驟：1)步驟1，從相機獲取源圖；2)步驟2，根據相機畸變標定的結果，進行圖像的畸變矯正；3)步驟3，在激光切割機床上分別放上至少兩塊不同厚度的板材，記錄板材的厚度值，并對每塊板材分別選取至少四個標記點的像素坐標和機床坐標；4)步驟4，選擇實際切割的板材厚度；5)步驟5，通過上位機顯示的機床坐標，記錄此時相機的機床坐標；6)步驟6，通過透視變換計算，得到透視變換矩陣m，且得到關系式m′＝m1(rt)，其中m′為透視變換矩陣m的逆矩陣，r是相機外參的旋轉部分，t是相機外參的平移部分。
所述步驟1之前還包括如下步驟：將相機安裝在激光切割機床的龍門橫梁上方，并且相機與水平面傾斜安裝，確保相機的視野能夠看到機床局部區域x方向的完整幅面，同時完成相機的畸變標定，并獲得相機的內參：
所述步驟3中的像素坐標包括如下步驟：1)在相機視野的板材幅面內，任意選擇大于等于四個的標記點；2)每選擇一個標記點，上位機記錄此次標記點的像素坐標(u，v)，并標記此標記點的選擇順序。
所述步驟3中的機床坐標包括如下步驟：1)以像素標記點為參考，將激光切割頭按照像素標記點的順序逐一移動到對應點；2)通過將激光切割頭對準標記點并記錄此時的機床坐標(x，y)。
所述步驟6中根據一組至少四個像素坐標(u，v)和一組至少四個機床坐標(x，y)，可以計算得到3×3的透視變換矩陣m：
本發明同現有技術相比，通過兩次不同板材厚度下的，最少四個點的像素坐標和與之對應的機床坐標，來確定任意板材厚度和任意相機位置下，像素坐標與機床坐標的準確對應關系，讓操作人員無需掌握大量的專業知識，僅需采集幾組像素坐標和機床坐標的數據，即可完成相機與機床的標定。
附圖說明
圖1為本發明的流程圖。
具體實施方式
實施例一：
如圖1所示，本發明包括如下步驟：1)從相機獲取源圖；2)根據相機畸變標定的結果，進行圖像的畸變矯正；3)在激光切割機床上放上至少兩塊不同厚度的板材，每次一塊分開獲取坐標信息，對每塊板材分別選取至少四個標記點的像素坐標和機床坐標；4)選擇實際切割的板材厚度；5)通過上位機顯示的機床坐標，記錄相機的機床坐標；6)通過透視變換計算，得到標定結果。
其中在從相機獲取源圖之前，首先將相機安裝在激光切割機床的龍門橫梁上方，并且相機與水平面傾斜安裝，確保相機的視野能夠看到機床局部區域x方向的完整幅面，同時完成相機的畸變標定，并獲得相機的內參：
在獲取像素坐標時，首先在相機視野范圍內的板材幅面內，任意選擇四個標記點或者更多，并且每標記一個標記點，通過機床的上位機記錄這個標記點的像素坐標(u，v)，同時記錄每個標記點的標記順序。
在獲取機床坐標時，以像素坐標為參考，將激光切割頭按照像素標記點的順序逐一移動到像素標記點的對應點，然后通過激光切割頭對準像素坐標的方式采集并記錄這個像素標記點的機床坐標(x，y)。
最后根據同一順序的像素坐標(u，v)和機床坐標(x，y)，可以通過計算得到一個3×3的透視變換矩陣m：
對于加工不同厚度的板材的情況，相當于機床坐標中的z值發生改變，因此反應到外參中，只有t發生了線性的變化。當最少標定兩個不同厚度板材時，就可以計算出外參中平移部分t的線性變化規律，與此同時，相機內參a和旋轉矩陣r是不變的。以后使用過程中，輸入任意厚度板材，都可以計算出平移矩陣t，進而計算出透視變換矩陣m。
相機標定的原理，本質上是求單應性矩陣，也就是透視變換矩陣?？梢缘玫饺缦玛P系：m′＝m1(rt)，其中m′為透視變換矩陣m的逆矩陣。針對本發明中的不同厚度的板材，只有外參中的平移部分發生變化，并且是一種線性的變化。因此，在至少標定兩組不同厚度板材的情況下，就可以得到不同厚度板材的透視變換矩陣m。
對于相機位置發生改變的情況，由于相機是安裝在機床龍門橫梁的上方，是會隨著龍門一起移動的，并且相機只會在范圍較大的y方向上發生平動，x方向和z方向上不發生運動，因此當相機移動時，只需要在計算好的透視變換矩陣基礎上，增加一個y方向上的補償即可，公式為