基于旁轴视觉结构振镜拼图加工的视觉定位方法技术

本发明专利技术公开一种基于旁轴视觉结构振镜拼图加工的视觉定位方法，首先校正振镜精度并生成振镜校正文件，通过振镜校正文件来校正视觉误差；然后进行图档分割，在加工前计算好分割后每个区块需要加工的路径，加工过程中只需要进行方向偏移和角度旋转；接着进行视觉定位，找到基准点坐标，及对应的偏移旋转量；基于所述的基准点及偏移旋转量进行图形变换，将运动平台坐标系上的点转换成振镜坐标系下的坐标值，加工时可将这些坐标值直接发送给振镜系统进行加工；将运动控制平台移动都平台坐标系下的中心点坐标位置，将加工路径线段特征点的坐标值发送给振镜系统，进行加工，并在当前区块加工完成后，依次加工其他区块，直至所有区块加工完成。

【技术实现步骤摘要】
基于旁轴视觉结构振镜拼图加工的视觉定位方法
本专利技术涉及高精度大幅面的振镜加工
，如柔性电路板，即FPC材料加工，尤其涉及使用运动平台配合振镜对加工区域进行拼接，以实现对大幅面产品加工的场景，特别是为提高加工精度使用工业相机进行视觉定位时的坐标计算，具体为一种基于旁轴视觉结构振镜拼图加工的视觉定位方法。
技术介绍
由于振镜加工幅面的限制，目前激光加工领域对于大幅面图形的加工主要用拼接的方式完成，即：将大幅面的图档分割成若干个方块(每个方块的区域应小于振镜的最大工作幅面以保证每次加工能够正常标刻)，每次用振镜加工一个方块中的内容，然后移动运动平台至下一个方块的中心位置，再用振镜加工该方块中的图形内容，直至整个大幅面的图档标刻完成。而高精度的激光加工，仅靠机械夹具的定位是无法满足精度要求的，通常会使用工业相机进行视觉定位。视觉定位的最主要目的是计算样品实际的放置情况与理论图纸之间的相对于基准点C的偏移Δγ角度，X方向偏移ΔX，Y方向偏移ΔY。振镜加工设备依靠振镜进行加工，运动平台仅做搬运和移动的作用，因此，对于这类设备，把需要加工的图形路径坐标直接发送给振镜控制卡即可。但是对于加工幅面较大、加工图形较复杂精细的加工场景，如果是提前计算好每个区块需要标刻的路径坐标，加工前以振镜为中心进行偏移旋转，则会导致图形错位无法拼接的问题。并且，利用现有的视觉定位方法重新计算出实际图档，然后对实际图档进行重新分割需要消耗一定的时间，这在产品量产时会对加工效率产生严重影响。公开号CN110640303A的中国专利于2020年1月3日公开了一种高精度视觉定位系统及其定位校准方法，该视觉定位系统包括加工平台、振镜系统、计算机控制系统、视觉相机、待测工件；该定位校准方法通过对边缘直线进行拟合，提取边缘直线线段的中点坐标，计算各检测点位所连直线的虚拟交汇点，从而得到工件边缘中点的实际位置坐标。该专利申请通过加工平台搭载视觉相机运行至预先设置好的检测点位，对待测工件进行拍照，然后对照片进行视觉处理，得到工件边缘中点的实际位置坐标，不涉及振镜拼图加工中的坐标系的转换与计算。公开号CN110706184A的中国专利于2020年1月17日公开了一种激光振镜偏移的校正方法，包括如下步骤：建立以激光切割平台的中心点为原点的x-y坐标系，在x-y坐标系上建立多个呈矩阵排布的理想标记点；在校正纸上打出与理想标记点对应且呈矩阵排布的实体标记点；将相机的准星点正对于激光切割平台的中心点后采集校正纸的校正图像，识别并提取校正图像中的实体标记点并映射在x-y坐标系中以获取实体标记点的坐标点位；对呈矩阵排布的理想标记点和实体标记点进行分区以形成多个理想分区和实体分区；建立每个实体分区到理想分区的分区变换矩阵，遍历每个分区变换矩阵计算获取x-y坐标系中每个坐标点位的激光振镜偏移值以形成校正文件。该专利申请主要用于解决振镜偏移误差的校正效率较低的问题，未考虑振镜拼图加工。单独的振镜加工设备，加工过程仅涉及振镜坐标系，不存在振镜坐标系与运动平台坐标系之间切换的问题。而振镜拼图加工既需要使用振镜坐标系，也需要使用平台坐标系，在使用视觉定位的结果进行图形转换时要考虑坐标系切换的问题。同时为了用户使用上位机软件时调试设备时更方便，坐标系的概念应尽量简单直观。且在计算时，不能直接以振镜的中心点对每个区块的图档进行计算，这样会造成错位的问题，计算错误。另一方面，需要使用振镜拼图加工的应用，通常需要加工的图形尺寸大、图形复杂精细，因此计算过程中的数据量较大，使用视觉定位方法时应考虑方法的效率。
技术实现思路
为克服上述现有技术的不足，本专利技术提供一种基于旁轴视觉结构振镜拼图加工的视觉定位方法，该方法计算量小，便于理解和调试，可有效提高加工效率及图形拼接精度。本专利技术是通过以下技术方案予以实现的：基于旁轴视觉结构振镜拼图加工的视觉定位方法，包括：校正振镜精度：生成振镜校正文件；校正视觉误差：通过振镜校正文件对XY方向进行误差补偿；分割图档：得到每一区块的中心点坐标{Center1-1，…,Centerm-n}和以区块为单位记录的每一区块的图档路径；视觉定位：计算出实际基准点的坐标，得到理论基准点与实际基准点的X方向偏移量ΔX、Y方向偏移量ΔY和角度偏移量Δγ；图形变换：得到针对每一区块运动控制平台需要移动的中心点位置坐标和所述每一区块对应的实际加工路径；转换坐标系，依次进行加工直至加工完成。上述技术方案中，首先校正振镜精度并生成振镜校正文件，通过振镜校正文件来校正视觉误差；然后进行图档分割，在加工前计算好分割后每个区块需要加工的路径，加工过程中只需要进行方向偏移和角度旋转，可有效提高加工效率；接着进行视觉定位，找到基准点坐标，及对应的偏移旋转量；基于所述的基准点及偏移旋转量进行图形变换，将运动平台坐标系上的点转换成振镜坐标系下的坐标值，加工时可将这些坐标值直接发送给振镜系统进行加工；将运动控制平台移动到平台坐标系下的中心点坐标位置，将加工路径线段特征点的坐标值发送给振镜系统，进行加工，并在当前区块加工完成后，依次加工其他区块，直至所有区块加工完成。上述方法以统一的坐标系、统一的基准点为基础进行方向偏移和角度旋转，可有效提高图形拼接精度，并且，上述方法所需计算量小，计算过程不易出错。作为进一步的技术方案，视觉定位步骤中，若视觉定位点为两个，则基准点为两个视觉定位点的中点，ΔX和ΔY分别为理论基准点和实际基准点的XY方向偏移量，Δγ为理论视觉定位点连线与实际视觉定位点连线的夹角。作为进一步的技术方案，视觉定位步骤中，若视觉定位点为四个，则基准点为四个视觉定位点对角两两相连形成的两条对角线的交点，ΔX和ΔY分别为理论基准点和实际基准点的XY方向偏移量，Δγ为理论视觉定位点的对角线夹角与实际视觉定位点的对角线夹角的差值。两个或四个视觉定位点取决于加工样品，有的产品上有四个定位点，有的产品上有两个定位点。作为进一步的技术方案，图形变换步骤进一步包括：以实际基准点为中心，对所有的中心点平移ΔX和ΔY后偏转旋转Δγ，得到新的中心点集合{Center1-1′,…,Centerm-n′}；同样以实际基准点为中心，依次对每一区块的振镜加工路径进行先偏移后旋转,得到实际需要加工的图形路径并记录；至此就得到了针对每一区块运动控制平台需要移动的中心点位置坐标，和所述每一区块对应的实际需要加工的路径，二者一一对应。作为进一步的技术方案，转换坐标系，依次进行加工直至加工完成，进一步包括：a.将运动控制平台坐标系下的图形路径，以各自对应的区块为原点建立新的坐标系，计算每一区块在新坐标系下的路径集合；b.运动控制平台移动至需要加工的区块的中心点；c.将所述中心点对应的路径集合和加工指令发送至振镜控制卡进行加工；d.当前区块加工完成后，返回b，加工下一区块，直至所有区块加工完成。新的坐标系即振镜坐标系。振镜加工大幅面图形时，通常振镜本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于旁轴视觉结构振镜拼图加工的视觉定位方法，其特征在于，包括：/n校正振镜精度：生成振镜校正文件；/n校正视觉误差：通过振镜校正文件对XY方向进行误差补偿；/n分割图档：得到每一区块的中心点坐标{Center1-1，…,Centerm-n}和以区块为单位记录的每一区块的图档路径；/n视觉定位：计算出实际基准点的坐标，得到理论基准点与实际基准点的X方向偏移量ΔX、Y方向偏移量ΔY和角度偏移量Δγ；/n图形变换：得到针对每一区块运动控制平台需要移动的中心点位置坐标和所述每一区块对应的实际加工路径；/n转换坐标系，依次进行加工直至加工完成。/n

【技术特征摘要】
1.基于旁轴视觉结构振镜拼图加工的视觉定位方法，其特征在于，包括：
校正振镜精度：生成振镜校正文件；
校正视觉误差：通过振镜校正文件对XY方向进行误差补偿；
分割图档：得到每一区块的中心点坐标{Center1-1，…,Centerm-n}和以区块为单位记录的每一区块的图档路径；
视觉定位：计算出实际基准点的坐标，得到理论基准点与实际基准点的X方向偏移量ΔX、Y方向偏移量ΔY和角度偏移量Δγ；
图形变换：得到针对每一区块运动控制平台需要移动的中心点位置坐标和所述每一区块对应的实际加工路径；
转换坐标系，依次进行加工直至加工完成。


2.根据权利要求1所述的基于旁轴视觉结构振镜拼图加工的视觉定位方法，其特征在于，视觉定位步骤中，若视觉定位点为两个，则基准点为两个视觉定位点的中点，ΔX和ΔY分别为理论基准点和实际基准点的XY方向偏移量，Δγ为理论视觉定位点连线与实际视觉定位点连线的夹角。


3.根据权利要求1所述的基于旁轴视觉结构振镜拼图加工的视觉定位方法，其特征在于，视觉定位步骤中，若视觉定位点为四个，则基准点为四个视觉定位点对角两两相连形成的两条对角线的交点，ΔX和ΔY分别为理论基准点和实际基准点的XY方向偏移量，Δγ为理论视觉定位点的对角线夹角与实际视觉定位点的对角线夹角的差值。


4.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐蓝青，王雪辉，王建刚，
申请(专利权)人：武汉华工激光工程有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42