CN109773582A - 一种板材余料切割方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种板材余料切割方法，所述方法包括步骤：将待切割零件拖至监控摄像机上的余料检测区域图像上；根据待切割零件的放置位置和摆放角度，将待切割零件预设的初始轮廓点集坐标通过坐标转换，得到对应的机床轮廓点集坐标；以及根据待切割零件的机床轮廓点集坐标，控制机床在板材余料上切割出相应的零件。本发明通过将待切割零件拖至监控摄像机上的余料检测区域图像上，然后通过坐标转换得到对应的机床轮廓点集坐标，再根据机床轮廓点集坐标控制机床在板材余料上切割出相应的零件，从而能够实现对板材余料的有效利用，降低了企业的生产成本。

Description

一种板材余料切割方法

技术领域

本发明涉及板材切割技术领域，尤其涉及一种板材余料切割方法。

背景技术

目前通常采用机床对板材进行切割，在板材切割过程中，会产生一定的板材余料，现有的板材切割方法无法实现对板材余料的有效利用，从而造成了一定程度的浪费，导致企业生产成本较高。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种板材余料切割方法，从而克服采用现有的切割方法，无法实现对板材余料的有效利用，导致企业生产成本较高的问题。

本发明的技术方案如下：

本发明提供一种板材余料切割方法，其中，包括：

步骤A、将待切割零件拖至监控摄像机上的余料检测区域图像上；

步骤B、根据待切割零件的放置位置和摆放角度，将待切割零件预设的初始轮廓点集坐标通过坐标转换，得到对应的机床轮廓点集坐标；以及步骤C、根据待切割零件的机床轮廓点集坐标，控制机床在板材余料上切割出相应的零件。

所述的板材余料切割方法，其中，所述方法还包括：

步骤D、将待切割零件的机床轮廓点集坐标，转换成待切割零件在摄像机图像上的变形轮廓点集坐标，并将待切割零件的变形轮廓以图像的形式显示在摄像机图像上。

所述的板材余料切割方法，其中，所述方法还包括步骤：

根据待切割零件的变形轮廓图像，对监控摄像机上待切割零件的分布进行排版。

所述的板材余料切割方法，其中，以待切割零件的几何中心的像素坐标确定待切割零件的放置位置，以待切割零件相对其几何中心需要旋转的旋转角度确定待切割零件的摆放角度，所述预设的初始轮廓点集坐标以待切割零件的几何中心为原点。

所述的板材余料切割方法，其中，所述步骤A具体包括：将待切割零件的几何中心拖至监控摄像机上的余料检测区域图像上；

所述步骤B具体包括：

步骤B1、输入待切割零件相对其几何中心需要旋转的旋转角度；

步骤B2、将待切割零件几何中心在图像上的像素坐标转换为机床坐标；

步骤B3、根据所述几何中心的机床坐标和所述旋转角度，将待切割零件预设的初始轮廓点集坐标进行坐标转换，得到对应的机床轮廓点集坐标。

所述的板材余料切割方法，其中，所述方法还包括：

步骤A0、预先设置一用于实现摄像机像素坐标与机床坐标相互转换的透视投影变换模型。

所述的板材余料切割方法，其中，所述步骤B3中，通过所述透视投影变换模型进行透视投影，将待切割零件几何中心在图像上的像素坐标转换为机床坐标；

所述步骤D中，通过所述透视投影变换模型进行反透视投影，将待切割零件的机床轮廓点集坐标转换为所述变形轮廓点集坐标。

所述的板材余料切割方法，其中，所述步骤C具体包括：

根据待切割零件的机床轮廓点集坐标，生成控制机床进行切割的NC代码；以及

根据NC代码，控制机床在板材余料上切割出相应的零件。

所述的板材余料切割方法，其中，所述方法还包括步骤：

预先以CAD图纸的形式存储待切割零件；以及

通过CAM模块生成该待切割零件预设的初始轮廓点集坐标。

所述的板材余料切割方法，其中，所述步骤A0具体包括：

预先选取监控摄像机图像上的四个点，分别标定好各点的像素坐标和对应的机床坐标，以该四个点作为基准点；以及

根据四个基准点的像素坐标和机床坐标，构建透视投影变换模型。

本发明的有益效果是：本发明提供了一种板材余料切割方法，通过将待切割零件拖至监控摄像机上的余料检测区域图像上，然后通过坐标转换得到对应的机床轮廓点集坐标，再根据机床轮廓点集坐标控制机床在板材余料上切割出相应的零件，从而能够实现对板材余料的有效利用，降低了企业的生产成本。

附图说明

图1是现有的板材切割机床的结构示意图。

图2是本发明实施例提供的板材余料切割方法的流程图。

图3是本发明实施例的所述步骤S100和S200的具体流程图。

图4是本发明板材余料切割方法具体实施时的流程图。

图5是本发明实施例监控摄像机上的余料检测区域的图像示意图。

图6是本发明实施例的切割效果示意图。

具体实施方式

本发明提供一种板材余料切割方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参见图1所示，图1为现有的板材切割机床的结构示意图，切割机床包括机床工作台1和切割头2，切割板材3位于切割头2下部，机床工作台1的边角上通过夹具4安装有监控摄像机5，用来监控板材3的切割情况。为了加强板材余料的管理和利用，降低企业生产成本，本发明基于现有的板材切割机床，创造性的提出了一种板材余料切割方法。

参见图2所示，本发明实施例提供的一种板材余料切割方法，其中，包括：

步骤S100、将待切割零件拖至监控摄像机上的余料检测区域图像上；

步骤S200、根据待切割零件的放置位置和摆放角度，将待切割零件预设的初始轮廓点集坐标通过坐标转换，得到对应的机床轮廓点集坐标；

步骤S300、根据待切割零件的机床轮廓点集坐标，控制机床在板材余料上切割出相应的零件。

本发明板材余料切割方法，通过将待切割零件拖至监控摄像机上的余料检测区域图像上，然后通过坐标转换得到对应的机床轮廓点集坐标，再根据机床轮廓点集坐标控制机床在板材余料上切割出相应的零件，从而能够实现对板材余料的有效利用，降低了企业的生产成本。

本发明实施例中，所述机床可以为激光数控切割机床或是其它普通数控切割机床；所述监控摄像机可以垂直安装，也可以倾斜安装，监控摄像机可以为分辨率在300万像素以上的工业摄像机，其中优选长宽在1.2米或以内的检测视场。

可以理解的是，所述步骤S100在具体实施时，可以直接将待切割零件整个轮廓拖至余料检测区域图像上，也可以先仅仅将待切割零件的某一轮廓点拖至图像上，此时只需将其它的零件轮廓点都与该点形成关联映射关系，通过关联运算即可实现零件全部轮廓点集坐标到机床轮廓点集坐标的坐标转换。

优选的，参见图3所示，本实施例中，所述步骤S100具体包括：

步骤S120、将待切割零件的几何中心拖至监控摄像机上的余料检测区域图像上。将待切割零件的几何中心拖至余料检测区域图像上，可以提高运算效率。

进一步的，在所述步骤S200中，具体实施时，待切割零件的放置位置可以选取不同的点作为参考点(例如待切割零件轮廓的某一顶点)来确定，摆放角度同样也可以以不同的点作为参照点来确定，所述预设的初始轮廓点集坐标同样也可以选取任一参考点，然后根据该参考点确定其它所有轮廓点的坐标，从而生成初始轮廓点集坐标。基于提高运算效率的考虑，本实施例中，优选的，以待切割零件的几何中心的像素坐标确定待切割零件的放置位置，以待切割零件相对其几何中心需要旋转的旋转角度(未设置默认为0)确定待切割零件的摆放角度，所述预设的初始轮廓点集坐标以待切割零件的几何中心为原点。

优选的，参见图3所示，本实施例中，所述步骤S200具体包括：

步骤S210、输入待切割零件相对其几何中心需要旋转的旋转角度；

步骤S220、将待切割零件几何中心在图像上的像素坐标转换为机床坐标；

步骤S230、根据所述几何中心的机床坐标和所述旋转角度，将待切割零件预设的初始轮廓点集坐标进行坐标转换，得到对应的机床轮廓点集坐标。

进一步的，本实施例中，所述方法还包括：

步骤S400、将待切割零件的机床轮廓点集坐标，转换成待切割零件在摄像机图像上的变形轮廓点集坐标，并将待切割零件的变形轮廓以图像的形式显示在摄像机图像上。将更新的机床轮廓点集坐标，通过投影变换模型反投影出零件的图形变形轮廓，显示在摄像机图像上，有利于操作人员进行排版和布局。

进一步的，本实施例中，所述方法还包括步骤：

步骤S500、根据待切割零件的变形轮廓图像，对监控摄像机上待切割零件的分布进行排版。具体实施时，可通过手动排版对余料板材进行有效利用。

进一步的，本实施例中，所述方法还包括：

步骤S110、预先设置一用于实现摄像机像素坐标与机床坐标相互转换的透视投影变换模型。其中，从像素坐标到机床坐标过程称为透视变换，从机床坐标到像素坐标过程称为反透视变化，具体实施时，通过所述透视投影变换模型进行透视投影，将待切割零件几何中心在图像上的像素坐标转换为机床坐标；通过所述透视投影变换模型进行反透视投影，将待切割零件的机床轮廓点集坐标转换为所述变形轮廓点集坐标。

进一步的，本实施例中，所述步骤S110具体包括：

步骤S111、预先选取监控摄像机图像上的四个点，分别标定好各点的像素坐标和对应的机床坐标，以该四个点作为基准点；以及

步骤S112、根据四个基准点的像素坐标和机床坐标，构建透视投影变换模型。

具体实施时，所述监控摄像机上的余料检测区域优选为四边形，所述四个基准点为四边形的四个顶点。参见图5所示，其中的四边形框为余料的检测区域，超出此区域不检测，四边形的四个顶点就是需要标定的基准点，已知这四个点在图像的像素坐标和在机床的机床坐标，即可构建出像素坐标(图像坐标)和机床坐标一一映射的矩阵模型，即投影变换模型。四个点的像素坐标和机床坐标，以配置文件的形式嵌入到机床控制系统中，当系统启动时，就会自动加载该文件，进行模型构建，从而可以实现像素坐标与机床坐标的点对点转换。

进一步的，本实施例中，所述步骤S300具体包括：

步骤S310、根据待切割零件的机床轮廓点集坐标，生成控制机床进行切割的NC代码；以及

步骤S320、根据NC代码，控制机床在板材余料上切割出相应的零件。

具体实施时，待切割零件放置位置确定后，零件会通过CAM模块，以其几何中心的放置位置和旋转角度，生成一个NC代码文件，加载该NC文件，切割机床就会进行自动切割，实现余料切割的整个过程，其中切割效果参见图6所示。

进一步的，本实施例中，所述方法还包括步骤：

步骤S118、预先以CAD图纸的形式存储待切割零件；以及

步骤S119、通过CAM模块生成该待切割零件预设的初始轮廓点集坐标。

具体实施时，预先将待切割零件以CAD图纸的形式放到工程目录下，当系统加载到该零件时，零件会通过CAM(computer Aided Manufacturing，计算机辅助制造)模块生成该零件以其几何中心为原点的轮廓点集文件。数控系统读取该文件的轮廓点集，根据放置的位置和旋转角度(偏移角度)，以几何中心为参照点，更新轮廓点集，即可获得该零件轮廓点集的放置坐标，再通过透视投影即可获得该零件在摄像机上的变换图形。

进一步的，参见图4所示，本发明还提供了一种板材余料切割方法的具体应用实施例。其中，包括步骤：启动程序，系统自动加载配置文件，生成透视投影模型；手动导入CAD零件，通过CAM模块生成零件以其几何中心为原点的初始轮廓点集文件；手动拖动零件几何中心到摄像机图像的某一个位置，将几何中心的像素坐标导入透视投影模型，投影出其对应的机床坐标；手动设置零件以其几何中心为基准点的旋转角度；以零件旋转角度，几何中心的机床坐标以及零件的初始轮廓点集坐标为已知输入，更新零件的机床轮廓点集坐标；更新后的轮廓点集，再通过透视投影模型，反投影出零件的图像变形轮廓，显示在摄像机图像上；手动将零件几何中心机床坐标，零件的旋转角度导入到CAM模块，即可生成NC代码。

本发明直接利用监控摄像头进行板材余料切割功能开发，将余料区域位置信息记录下来，通过手动拖入待切割零件到余料区域，实现余料的有效利用，降低了企业的生产成本。本发明开发成本低，用户使用方便，可直接嵌入到数控系统中，实现模块化。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储与一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁盘、光盘、只读存储记忆体(Read-Only，ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等。

基于以上所述板材余料切割方法，本发明实施例还提供一种存储装置，其中，所述存储装置存储有计算机程序，所述计算机程序能够被执行以实现如以上任一项所述方法的步骤。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种板材余料切割方法，其特征在于，包括：

步骤A、将待切割零件拖至监控摄像机上的余料检测区域图像上；

步骤B、根据待切割零件的放置位置和摆放角度，将待切割零件预设的初始轮廓点集坐标通过坐标转换，得到对应的机床轮廓点集坐标；以及

步骤C、根据待切割零件的机床轮廓点集坐标，控制机床在板材余料上切割出相应的零件。

2.根据权利要求1所述的板材余料切割方法，其特征在于，所述方法还包括：

步骤D、将待切割零件的机床轮廓点集坐标，转换成待切割零件在摄像机图像上的变形轮廓点集坐标，并将待切割零件的变形轮廓以图像的形式显示在摄像机图像上。

3.根据权利要求2所述的板材余料切割方法，其特征在于，所述方法还包括步骤：

根据待切割零件的变形轮廓图像，对监控摄像机上待切割零件的分布进行排版。

4.根据权利要求2所述的板材余料切割方法，其特征在于，以待切割零件的几何中心的像素坐标确定待切割零件的放置位置，以待切割零件相对其几何中心需要旋转的旋转角度确定待切割零件的摆放角度，所述预设的初始轮廓点集坐标以待切割零件的几何中心为原点。

5.根据权利要求4所述的板材余料切割方法，其特征在于，所述步骤A具体包括：将待切割零件的几何中心拖至监控摄像机上的余料检测区域图像上；

所述步骤B具体包括：

步骤B1、输入待切割零件相对其几何中心需要旋转的旋转角度；

步骤B2、将待切割零件几何中心在图像上的像素坐标转换为机床坐标；

步骤B3、根据所述几何中心的机床坐标和所述旋转角度，将待切割零件预设的初始轮廓点集坐标进行坐标转换，得到对应的机床轮廓点集坐标。

6.根据权利要求5所述的板材余料切割方法，其特征在于，所述方法还包括：

步骤A0、预先设置一用于实现摄像机像素坐标与机床坐标相互转换的透视投影变换模型。

7.根据权利要求6所述的板材余料切割方法，其特征在于，所述步骤B3中，通过所述透视投影变换模型进行透视投影，将待切割零件几何中心在图像上的像素坐标转换为机床坐标；

所述步骤D中，通过所述透视投影变换模型进行反透视投影，将待切割零件的机床轮廓点集坐标转换为所述变形轮廓点集坐标。

8.根据权利要求1所述的板材余料切割方法，其特征在于，所述步骤C具体包括：

根据待切割零件的机床轮廓点集坐标，生成控制机床进行切割的NC代码；以及

根据NC代码，控制机床在板材余料上切割出相应的零件。

9.根据权利要求4所述的板材余料切割方法，其特征在于，所述方法还包括步骤：

预先以CAD图纸的形式存储待切割零件；以及

通过CAM模块生成该待切割零件预设的初始轮廓点集坐标。

10.根据权利要求6所述的板材余料切割方法，其特征在于，所述步骤A0具体包括：

预先选取监控摄像机图像上的四个点，分别标定好各点的像素坐标和对应的机床坐标，以该四个点作为基准点；以及

根据四个基准点的像素坐标和机床坐标，构建透视投影变换模型。