CN101685488A - 激光打标机精度校正方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种激光打标机精度校正方法，通过采集激光打标机打标点阵的点的位置信息，以采集的点阵的位置信息与系统中的点阵建立校正表，采取运用插值法进行校正打标的方法。同时为了简化算法和实施成本，还采用了取正交方阵以及对图像采集装置进行校正的方法。本精度校正方法校正精度高、运算简便且实施成本低。

Description

激光打标机精度校正方法

技术领域

本发明涉及精度校正方法，特别是涉及一种激光打标机精度校正方法。

背景技术

激光打标系统中往往涉及到振镜扫描等设备，由于振镜的偏转角与平面坐标之间存在着非线性对应关系，所以如果用简单的线性关系来控制振镜的偏转，则扫描的形状会产生畸变，因此，需要对激光打标系统的精度进行校正。

现有技术中，对激光打标的精度进行校正主要通过如下两种方式：一是通过提高振镜扫描精度、减少轴向偏差的方法来修正，这主要是通过硬件的方法进行校正；二是通过软件动态补偿来控制振镜达到纠正畸变，这主要是通过软件的方法进行校正。目前的软件校正方法面临着校正精度不高，特别是对要求高精度的特殊行业达不到要求。同时，由于一般扫描仪等图像采集装置也面临机械运动导致图像采集过程中位置信息的偏差，这也对软件校正方法的精度校正带来误差。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种激光打标机精度校正方法，提高激光打标机的标记精度。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括如下步骤：

A：由被校正打标机的打标系统发出标记点阵图形的命令，取所述打标系统命令中点阵图形的中心点构成第一方阵，所述第一方阵为二行二列以上的方阵；

B：采集标记物上点阵图形中心点的位置信息构成第二方阵；

C：将第二方阵的点的位置信息与所述第一方阵的对应点的位置信息建立校正表；

D：用插值法根据所述校正表进行校正打标。

本发明解决进一步技术问题的方案是：所述C步骤采取如下方式：

在所述第二方阵中建一个至少为二行二列以上的正交方阵，所述正交方阵为第三方阵；

用插值法根据所述第一方阵中点的位置信息、第二方阵中点的位置信息及第三方阵中的点的位置信息得出第三方阵对应的方阵，所述第三方阵对应的方阵为第四方阵，将第四方阵的点的位置信息及与其对应的第三方阵的点的位置信息建立该打标系统的校正表。

本发明解决进一步技术问题的方案是：

所述B步骤采取如下方式：

用图像采集设备采集标记物上点阵图形位置信息，取其中心点构成第五方阵；

用图像采集设备采集标定板上的方阵中的点的位置信息，所述标定板上被采集的方阵范围大于所述第五方阵，所述标定板上被采集的方阵为第六方阵，图像采集设备采集的方阵为第七方阵，根据第七方阵与第六方阵点的位置信息的对应关系，用插值法建立第五方阵点的对应方阵的位置信息构成第二方阵。

本发明解决进一步技术问题的方案是：所述图像采集装置为扫描仪。

本发明解决进一步技术问题的方案是：所述图像采集装置为CCD成像装置。

本发明解决进一步技术问题的方案是：所述图像采集装置为CCD成像装置和移动平台。

相较于现有技术，本发明所采取的技术方案通过软件与硬件相结合的方法进行校正，校正精度高，方法简单。通过进一步取正交方阵的方法还简化了运算，提高了效率。而对于采用一般图像采集装置而言，图像采集装置的误差也会造成校正的不精确，因此，同样采用插值法对图像采集装置进行校正，这样使用一般的图像采集装置即可完成激光打标机的精度校正，这样大大节约了成本，并且达到高精度的效果。

附图说明

图1为激光打标机精度校正流程图；

图2为用插值法建立校正表的示意图；

图3为采用正交方阵的校正流程图；

图4为建立正交方阵及校正表的示意图；

图5为采用标定板校正图像采用装置的精度校正流程图；

图6为用标定板建立校正表的示意图。

具体实施方式

以下内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

本发明采用软件与硬件相结合的方法对激光打标机的打标精度进行校正，具体实施方式如下：

实施方式一

请参阅图1，为本发明实施例的激光打标机精度校正流程图，本发明激光打标机精度校正方法的步骤包括：

步骤100：由被校正打标机打标点阵图形。

由被校正打标机的打标系统发出标记点阵图形的命令，取所述打标系统命令中点阵图形的中心点构成第一方阵，所述第一方阵为二行二列以上的方阵。

步骤200：采集标记点阵图形的位置信息并建立校正表。

采集标记物上点阵图形中心点的位置信息构成第二方阵，第二方阵的点与第一方阵的点分别对应，将其对应位置信息建立对应表，所述对应表即为校正表。

步骤300：用插值法根据校正表进行校正打标。

如图2所示，为用插值法建立校正表的示意图，第一方阵与第二方阵对应，其对应位置信息建立了对应表，将此对应表作为校正表，用插值法对打标信息进行校正。具体就插值法对打标信息校正的实施例如下：

如图2所示，在第一方阵取四个点A、B、C、D，其坐标分别为A(x1，y1)、B(x2，y2)、C(x3，y3)、D(x4，y4)，第二方阵相应的四个点为A′、B′、C′、D′，其坐标分别为A′(x1′，y1′)、B′(x2′，y2′)、C′(x3′，y3′)、D′(x4′，y4′)。若需要打标的点E′，坐标为(x5′，y5′)，落在A′、B′、C′、D′四个点的连线图形之中，根据校正表中A、B、C、D点及对应的A′、B′、C′、D′点的对应位置信息，用插值法可以得出点E′在第1方阵中对应的E点的坐标(x5，y5)，即：

x5＝k1x1|x3′-x5′||y3′-y5′|+k2x2|x4′-x5′||y4′-y5′|+k3x3|x1′-x5′||y1′-y5′|+k4x4|x2′-x5′|·|y2′-y5′|；

y5＝k5y1|x3′-x5′||y3′-y5′|+k6y2|x4′-x5′||y4′-y5′|+k7y3|x1′-x5′||y1′-y5′|+k8y4|x2′-x5′||y2′-y5′|。

K1、K2......K8为边长补偿系数，

默认时取

k1＝1/(|x3′-x1′||y3′-y1′|)；

k2＝1/(|x4′-x2′||y4′-y2′|)；

k3＝1/(|x1′-x3′||y1′-y3′|)；

k4＝1/(|x2′-x4′||y2′-y4′|)；

k5＝1/(|x3′-x1′||y3′-y1′|)；

k6＝1/(|x4′-x2′||y4′-y2′|)；

k7＝1/(|x1′-x3′||y1′-y3′|)；

k8＝1/(|x2′-x4′||y2′-y4′|)；

此时为标准双线性插值。

这样打标系统中对应的E点的坐标即可通过插值法得出其坐标，即通过在打标系统中输入打标E(x5，y5)点坐标后，可以在标记物上得到需要的E′(x5′，y5′)点。其它所有的点都通过校正后标记出，即可得到准确的打标图形，因此，通过这种方法就校正了激光打标机的打标精度。

在取点过程中，使用插值法时要求不在同一直线上的三个以上的点。

实施方式二：

在实施方式一中，直接采集标记物上的点阵图形的中心点所构成的方阵，即所述第二方阵。由于第二方阵不规则，在判断点是否落在所述第二方阵中哪几个点连线的范围之内时，计算量大，运算过程长，难以迅速确认，因此，为了简化运算，采取如下实施方式：

如图3所示，为采用正交方阵的校正流程图，这种方式的实施包括如下步骤：

步骤100：由被校正打标机打标点阵图形。

由被校正打标机的打标系统发出标记点阵图形的命令，所述系统命令打标的点阵图形，所述点阵图形为二行二列以上的方阵，取其中心点构成第一方阵。

步骤210：采集标记点阵图形的位置信息并建立一个正交方阵。

直接采集标记物上的点阵图形的中心点所构成的方阵，即所述第二方阵，在所述第二方阵中建立一个正交方阵，所述正交方阵为第三方阵。

步骤220：对正交方阵建立校正表。

根据第一方阵、第二方阵以及在第二方阵中建立的第三方阵的点的位置信息，由于第一方阵与第二方阵各点分别对应，第三方阵位于第二方阵中，用插值法得出第三方阵对应的第四方阵。其方法如下：设第三方阵上的一个点为J，其坐标为(p，t)，点J在第二方阵中的周围四个点分别为F、G、H、I，其坐标分别为F(p1，t1)、G(p2，t2)、H(p3、t3)、I(p4、t4)。由于第二方阵与第一方阵对应，若第二方阵中的这四个点F、G、H、I在第一方阵的对应四个点为F′、G′、H′、I′，其坐标分别为F′(p1′，t1′)、G′(p2′，t2′)、H′(p3′、t3′)、I′(p4′、t4′)，由此，根据插值法得出点J对应的点J′的坐标(p′、t′)：

p′＝k1p1′|p3-p||t3-t|+k2p2′|p4-p||t4-t|+k3p3′|p1-p5||t1-t|+k4p4′|p2-p||t2-t|；

t′＝k5t1′|p3-p||t3-t|+k6t2′|p4-p||t4-t|+k7t3′|p1-p5||t1-t|+k8t4′|p2-p||t2-t|；

K1、K2......K8为边长补偿系数，

默认时取

k1＝1/(|p3-p1||t3-t1|)；

k2＝1/(|p4-p2||t4-t2|)；

k3＝1/(|p1-p3||t1-t3|)；

k4＝1/(|p2-p4||t2-t4|)；

k5＝1/(|p3-p1||t3-t1|)；

k6＝1/(|p4-p2||t4-t2|)；

k7＝1/(|p1-p3||t1-t3|)；

k8＝1/(|p2-p4||t2-t4|)；

此时为标准双线性插值。

由此，求出第三方阵中各点对应的其它各点的坐标，得出第四方阵，将第三方阵的位置信息与对应的第四方阵的位置信息建立校正表。

步骤300：用插值法根据校正表进行校正打标。

如图4所示，为建立正交方阵及校正表的示意图，第三方阵与第四方阵对应，其对应位置信息建立了对应表，将此对应表作为校正表，用插值法根据校正表对打标信息进行校正。具体就插值法对打标信息校正的实施方式如下：

如图4所示，在第四方阵取四个点A、B、C、D，其坐标分别为A(x1，y1)、B(x2，y2)、C(x3，y3)、D(x4，y4)，第三方阵相应的四个点为A′、B′、C′、D′，其坐标分别为A′(x1′，y1′)、B′(x2′，y2′)、C′(x 3′，y3′)、D′(x4′，y4′)。若需要打标的点E′，坐标为(x5′，y5′)，落在A′、B′、C′、D′四个点的连线图形之中，根据从这校正表中A、B、C、D点及对应的A′、B′、C′、D′点，用插值法可以得出E′在第4点阵中对应的E点的坐标(x5，y5)，即：

x5＝k1x1|x3′-x5′||y3′-y5′|+k2x2|x4′-x5′||y4′-y5′|+k3x3|x1′-x5′||y1′-y5′|+k4x4|x2′-x5′||y2′-y5′|；

y5＝k5y1|x3′-x5′||y3′-y5′|+k6y2|x4′-x5′||y4′-y5′|+k7y3|x1′-x5′||y1′-y5′|+k8y4|x2′-x5′||y2′-y5′|。

K1、K2......K8为边长补偿系数，

默认时取

k1＝1/(|x3′-x1′||y3′-y1′|)；

k2＝1/(|x4′-x2′||y4′-y2′|)；

k3＝1/(|x1′-x3′||y1′-y3′|)；

k4＝1/(|x2′-x4′||y2′-y4′|)；

k5＝1/(|x3′-x1′||y3′-y1′|)；

k6＝1/(|x4′-x2′||y4′-y2′|)；

k7＝1/(|x1′-x3′||y1′-y3′|)；

k8＝1/(|x2′-x4′||y2′-y4′|)；

此时为标准双线性插值。

这样打标系统中对应的E点的坐标即可通过插值法得出其坐标，即通过在打标系统中输入打标E(x5，y5)点坐标后，可以在标记物上得到需要的E′(x5′，y5′)点。其它所有的点都通过校正后标记出，即可得到准确的打标图形，因此，通过这种方法就精确地校正了激光打标机的打标精度。

在取点过程中，使用插值法时要求不在同一直线上的三个以上的点。

实施方式三：

在以上实施方式中，在采集点阵图形时，如果使用高精度图像采集装置能准确确定点阵位置信息，进行精度校正的效果也会比较好，但若是使用普通的图像采集装置，普通图像采集装置在采集图像过程中，往往也会产生误差，因此，在使用一般图像采集装置时，用插值法对图像采集装置进行精度校正，以进一步提高校正精度。如图5所示，为采用标定板校正图像采用装置的精度校正流程图，采用这种方法的具体步骤如下：

步骤100：由被校正打标机打标点阵图形。

由被校正打标机的打标系统发出标记点阵图形的命令，所述系统命令打标的点阵图形，所述点阵图形为二行二列以上的方阵，取其中心点构成第一方阵。

步骤210：用图像采集装置采集标记点阵图像的位置信息。

用图像采集装置采集标记物上点阵图形的位置信息，取其中心点构成第五方阵。

步骤201：用标定板及运用插值法获取采集点阵的位置信息。

用图像采集设备采集标定板上的方阵中的点的信息，所述点阵范围大于所述第五方阵，所述标定板上被采集的方阵为第六方阵，图像采集设备采集的标定板上的方阵为第七方阵，根据第七方阵与第六方阵点的位置信息的对应关系，其坐标对应关系即构成图像采集装置的校正表。由于第五方阵的点均落在第七方阵中，用插值法根据校正表获取第五方阵点的对应方阵的位置信息，如图6所示，为用标定板建立校正表的示意图，所述用插值法建立的第五方阵点的对应方阵的位置信息构成第二方阵。

在图6所示，由于图像采集装置采集的标定板的范围大于其采集的标记平面上的点阵的位置信息，因此，所述第五方阵上的点均落可在第七方阵中。若设第五方阵上其中一点为O′，坐标为(x5′，y5′)，落在第七方阵的四个点G′、H′、M′、N′中，其坐标分别为G′(x1′，y1′)、H′(x2′，y2′)、M′(x3′，y3′)、N′(x4′，y4′)，与第七方阵相应的四个点G′、H′、M′、N′在第六方阵对应的四个点为G、H、M、N，其坐标分别为G(x1，y1)、H(x2，y2)、M(x3，y3)、N(x4，y4)，坐标为(x5，y5)。由于第六方阵与第七方阵各点对应，据此，建立校正表，而第五方阵上的点落在第七方阵中，由插值法根据校正表，可以得出第五方阵上各点的对应点。由此，第五方阵上O′点的对应点为O，坐标为(x5，y5)即：

x5＝k1x1|x3′-x5′||y3′-y5′|+k2x2|x4′-x5′||y4′-y5′|+k3x3|x1′-x5′||y1′-y5′|+k4x4|x2′-x5′||y2′-y5′|；

y5＝k5y1|x3′-x5′||y3′-y5′|+k6y2|x4′-x5′||y4′-y5′|+k7y3|x1′-x5′||y1′-y5′|+k8y4|x2′-x5′||y2′-y5′|。

K1、K2......K8为边长补偿系数，

默认时取

k1＝1/(|x3′-x1′||y3′-y1′|)；

k2＝1/(|x4′-x2′||y4′-y2′|)；

k3＝1/(|x1′-x3′||y1′-y3′|)；

k4＝1/(|x2′-x4′||y2′-y4′|)；

k5＝1/(|x3′-x1′||y3′-y1′|)；

k6＝1/(|x4′-x2′||y4′-y2′|)；

k7＝1/(|x1′-x3′||y1′-y3′|)；

k8＝1/(|x2′-x4′||y2′-y4′|)；

此时为标准双线性插值。

这样第五方阵所述各点的均由插值法得出其对应的各点，所述各点则为第二方阵。此方阵即为采集标记物的方阵，是校正了图像采集装置后的得出的采集方阵。

步骤220：用采集点阵的位置信息与系统的方阵建立校正表。

由于采集方阵与系统中的方阵对应，根据采集方阵各点的位置信息和系统方阵中各点的位置信息建立校正表，此步骤同实施方式1所述的步骤200。

步骤300：用插值法根据校正表校正打标。

此步骤与实施例一和实施例二中的步骤300完全一样。

在运用以上实施方式过程中，根据实际情况在图像采集装置上有如下选择：

所述采集点阵图形位置信息的方法为采用扫描仪采集点阵的位置信息。在扫描仪选用上，可以采用高精度扫描仪，采用高精度扫描仪，由于其扫描的位置信息精确，对其精度不必校正；而采用一般扫描仪，由于其扫描的位置信息不精准，需要对其进行精度校正后才能使本方法获取更好的效果。

所述采集点阵图形位置信息的方法为采用CCD成像装置采集点阵的位置信息。对CCD成像装置，也可以选用高精度和普通精度的CCD成像装置，其方法同上述扫描仪选择一样，即：可以采用高精度CCD成像装置，采用高精度CCD成像装置，由于其采集的位置信息精确，对其精度不必校正；而采用一般扫描仪，由于其采集的位置信息不精确，需要对其进行精度校正后才能使本方法获取更好的效果。。

采用CCD成像这种方法，对其成像目标的范围有限制，若成像目标的范围比较大，CCD不能一次成像，则可以采用CCD成像装置和移动平台采集点阵并将其点阵位置信息的方式，通过移动平台并连续成像可以解决成像目标过大的问题。

Claims (6)

1.一种激光打标机精度校正方法，其特征在于，包括如下步骤：

A：由被校正打标机的打标系统发出标记点阵图形的命令，取所述打标系统命令中点阵图形的中心点构成第一方阵，所述第一方阵为二行二列以上的方阵；

B：采集标记物上点阵图形中心点的位置信息构成第二方阵；

C：将第二方阵的点的位置信息与所述第一方阵的对应点的位置信息建立校正表；

D：用插值法根据所述校正表进行校正打标。

2、根据权利要求1所述的激光打标机精度校正方法，其特征在于所述C步骤采取如下方式：

在所述第二方阵中建一个至少为二行二列以上的正交方阵，所述正交方阵为第三方阵；

用插值法根据所述第一方阵中点的位置信息、第二方阵中点的位置信息及第三方阵中的点的位置信息得出第三方阵对应的方阵，所述第三方阵对应的方阵为第四方阵，将第四方阵的点的位置信息及与其对应的第三方阵的点的位置信息建立该打标系统的校正表。

3.根据权利要求1或2所述的激光打标机精度校正方法，其特征在于所述B步骤采取如下方式：

用图像采集设备采集标记物上点阵图形位置信息，取其中心点构成第五方阵；

用图像采集设备采集标定板上的方阵中的点的位置信息，所述标定板上被采集的方阵范围大于所述第五方阵，所述标定板上被采集的方阵为第六方阵，图像采集设备采集的方阵为第七方阵，根据第七方阵与第六方阵点的位置信息的对应关系，用插值法建立第五方阵点的对应方阵的位置信息构成第二方阵。

4.根据权利要求3所述的激光打标机精度校正方法，其特征在于：所述图像采集装置为扫描仪。

5、根据权利要求3所述的激光打标机精度校正方法，其特征在于：所述图像采集装置为CCD成像装置。

6、根据权利要求5所述的激光打标机精度校正方法，其特征在于：所述图像采集装置为CCD成像装置和移动平台。

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