一种基于激光切割的视觉测量标定方法、系统及标定终端技术方案

本发明专利技术提供一种基于激光切割的视觉测量标定方法、系统及标定终端，涉及激光切割技术领域，调整激光切割机上镜头和相机物理硬件参数，使清晰度满足预设清晰度阈值；控制激光切割机的激光头回归零点；将标定板的预设点对齐激光红光光斑，执行拍摄进程，获取原始第一图像；旋转机床预设角度，得出旋转角对第一图像进行的矫正信息，还得出机床实际正向匹配的第二图像；进行定位寻边，得到寻边后的各边坐标与机床机械坐标的实际偏差，将实际偏差计入补偿值；对第二图像中心点以外的其它区域进行机械坐标动态补偿，使补偿后的机械坐标满足标定要求。本发明专利技术能够在视觉图像和现实物理环境间建立关联映射，从而定位板材的加工关键点，满足标定要求。足标定要求。足标定要求。

【技术实现步骤摘要】
一种基于激光切割的视觉测量标定方法、系统及标定终端


[0001]本专利技术涉及激光切割
，尤其涉及一种基于激光切割的视觉测量标定方法、系统及标定终端。

技术介绍

[0002]激光切割利用高功率密度激光束照射被切割材料，使材料很快被加热至汽化温度，蒸发形成孔洞，随着光束对材料的移动，孔洞连续形成宽度很窄的切缝，完成对材料的切割。
[0003]目前激光切割行业内较为普遍的加工方法是，根据待加工板材尺寸以及样式预先由绘图人员设计图纸，加工前将图纸导入切割机床，再由人工寻边定位到板材的加工起始点，最后进行加工操作。上述操作步骤繁琐，人工操作量大，不易于自动化流水线大批量加工。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种基于激光切割的视觉测量标定方法，采用视觉系统，能够通过简易的标定方法，在视觉图像和现实物理环境间建立关联映射，从而用图像来度量现实环境中的物体，满足激光切割的要求。
[0005]基于激光切割的视觉测量标定方法包括：
[0006]S101、调整激光切割机上镜头和相机物理硬件参数，使镜头和相机的成像清晰度满足预设清晰度阈值；
[0007]S102、控制激光切割机的激光头回归零点；
[0008]S103、预制的标定板，控制激光头沿机床的X轴和Y轴移动，将标定板的预设点对齐激光红光光斑，执行拍摄进程，使相机能够拍摄机床幅面，并获取原始第一图像，执行标定进程；
[0009]S104、通过预制的机床参考点和标定板的预设点得出机床坐标信息，旋转机床预设角度，得出旋转角，并对第一图像进行矫正，还得出机床实际正向匹配的第二图像；
[0010]S105、基于机床实际正向匹配的第二图像解析图像中心点的坐标，根据第二图像中心点的坐标依次向预设方向进行定位寻边，得到寻边后的各边坐标与机床机械坐标的实际偏差，将实际偏差计入补偿值；
[0011]S106、对第二图像中心点以外的其它区域进行机械坐标动态补偿，使补偿后的机械坐标满足标定要求。
[0012]进一步需要说明的是，步骤S101中，将镜头固定安装到相机的预设位置上，调整镜头光圈，将成像亮度调整至预设亮度阈值。
[0013]进一步需要说明的是，步骤S101还包括：调节镜头的焦距，使图像中物体的清晰度达到预设清晰度阈值。
[0014]进一步需要说明的是，步骤S102中，启动零点回归进程；再控制激光头沿机床X轴、
Y轴以及Z轴方向移动，确认机床在移动过程中的感应信号，待信号消失，标记坐标。
[0015]进一步需要说明的是，步骤S103中，预制的标定板包括设置在底层的基板和上层带有标定用的色块，基板的一端点与色块的一端点相重叠，并固定；
[0016]将色块进行旋转，使色块与基板形成一预设角度；
[0017]基于标定板执行第一点标定进程，以及执行第二点标定进程，使相机能够拍摄机床幅面，并选中机床幅面的图像中位于标定板的色块区域，完成标定程序。
[0018]进一步需要说明的是，步骤S104还包括：标定板中色块的左侧边缘对应的斜率和旋转角度偏移由勾股定理以及反正切三角函数计算得出，方式如下：
[0019]dK＝(p2.y
‑
p1.y)/(p2.x
‑
p1.x)
[0020]dRad＝arctan(dK)
[0021]其中，p1.x，p1.y分别为第一标定板角点的图像坐标X和Y，p2.x，p2.y分别为第二标定板角点的图像坐标X和Y，dK为计算出的斜率，dRad为旋转角度偏移值；
[0022]将得出的旋转角对第二图像进行矫正，并进行反向旋转得出与机床实际正向匹配的第二图像。
[0023]进一步需要说明的是，步骤S106还包括：对第二图像中心点以外的其它区域进行补偿，补偿方式是对第二图像中涉及的机械坐标第一象限的补偿方向为X负向Y负向，对机械坐标第二象限的补偿方向为X负向Y正向，对机械坐标第三象限的补偿方向为X正向Y负向，对机械坐标第四象限的补偿方向为X正向Y正向。
[0024]进一步需要说明的是，补偿值通过如下方式进行计算：
[0025][0026]其中，a0是内积常数，a
n
是频域余弦分量振幅，b
n
是频域正弦分量振幅，n是通用参数，x是补偿点距中心点的距离。
[0027]本专利技术还提供一种远距离视觉测量的标定系统，系统包括：硬件定义模块、回归零点控制模块、拍摄处理模块、图像矫正模块、偏差补偿模块以及动态补偿模块；
[0028]硬件定义模块用于调整激光切割机上镜头和相机物理硬件参数，使镜头和相机的成像清晰度满足预设清晰度阈值；
[0029]回归零点控制模块用于控制激光切割机的机头回归零点；
[0030]拍摄处理模块用于预制的标定板，控制机床移动，将标定板的预设点对齐激光红光光斑，执行拍摄进程，使相机能够拍摄机床幅面，执行标定进程；
[0031]图像矫正模块用于通过预制的机床参考点和标定板的预设点得出机床坐标状态，旋转机床预设角度，得出旋转角对图像进行矫正信息，并得出机床实际正向匹配的图像；
[0032]偏差补偿模块基于机床实际正向匹配的图像解析图像中心点的坐标，根据图像中心点的坐标依次向预设方向进行定位寻边，得到寻边后的各边坐标与机床机械坐标的实际偏差，将实际偏差计入补偿值；
[0033]动态补偿模块用于对图像中心点以外的其它区域进行机械坐标动态补偿，使补偿后的机械坐标满足标定要求。
[0034]本专利技术还提供一种标定终端，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现基于激光切割的视觉测
Specific Integrated Circuit，ASIC)、可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，FPGA)、数字处理器(Digital Signal Processor，DSP)、嵌入式设备等。
[0046]标定终端所处的网络包括但不限于互联网、广域网、城域网、局域网、虚拟专用网络(Virtual Private Network，VPN)等。
[0047]本专利技术的基于激光切割的视觉测量标定方法应用于激光切割机切割前视觉测量的标定分析，分析视觉测量状态，经过本专利技术的视觉测量标定方法标定之后，使激光切割机的视觉测量满足切割要求。
[0048]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0049]请参阅图1所示是一具体实施例中基于激光切割的视觉测量标定方法的流程图，方法包括：
[0050]S101、调整激光切割机上镜头和相机1物理硬件参数，使镜头和相机1的成像清本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于激光切割的视觉测量标定方法，其特征在于，方法包括，S101、调整激光切割机上镜头和相机物理硬件参数，使镜头和相机的成像清晰度满足预设清晰度阈值；S102、控制激光切割机的激光头回归零点；S103、预制的标定板，控制激光头沿机床的X轴和Y轴移动，将标定板的预设点对齐激光红光光斑，执行拍摄进程，使相机能够拍摄机床幅面，并获取原始第一图像，执行标定进程；S104、通过预制的机床参考点和标定板的预设点得出机床坐标状态，旋转机床预设角度，得出旋转角，并对第一图像进行矫正，还得出机床实际正向匹配的第二图像；S105、基于机床实际正向匹配的第二图像解析图像中心点的坐标，根据第二图像中心点的坐标依次向预设方向进行定位寻边，得到寻边后的各边坐标与机床机械坐标的实际偏差，将实际偏差计入补偿值；S106、对第二图像中心点以外的其它区域进行机械坐标动态补偿，使补偿后的机械坐标满足标定要求。2.根据权利要求1所述的基于激光切割的视觉测量标定方法，其特征在于，步骤S101中，将镜头固定安装到相机的预设位置上，调整镜头光圈，将成像亮度调整至预设亮度阈值。3.根据权利要求2所述的基于激光切割的视觉测量标定方法，其特征在于，步骤S101还包括：调节镜头的焦距，使图像中物体的清晰度达到预设清晰度阈值。4.根据权利要求1或2所述的基于激光切割的视觉测量标定方法，其特征在于，步骤S102中，启动零点回归进程；再控制激光头沿机床X轴、Y轴以及Z轴方向移动，确认机床在移动过程中的感应信号，待信号消失，标记坐标。5.根据权利要求1或2所述的基于激光切割的视觉测量标定方法，其特征在于，步骤S103中，预制的标定板包括设置在底层的基板和上层带有标定用的色块，基板的一端点与色块的一端点相重叠，并固定；将色块进行旋转，使色块与基板形成一预设角度；基于标定板执行第一点标定进程，以及执行第二点标定进程，使相机能够拍摄机床幅面，并选中机床幅面的图像中位于标定板的色块区域，完成标定程序。6.根据权利要求1或2所述的基于激光切割的视觉测量标定方法，其特征在于，步骤S104还包括：标定板中色块的左侧边缘对应的斜率和旋转角度偏移由勾股定理以及反正切三角函数计算得出，方式如下：dK＝(p2.y
‑
p1.y)/(p2.x
‑
p1.x)dRad＝arctan(d...

【专利技术属性】
技术研发人员：于飞，彭利，陈晓毅，
申请(专利权)人：济南邦德激光股份有限公司，
类型：发明
国别省市：