CN109974979B

CN109974979B - 一种激光设备振镜标记的自动校正方法及系统

Info

Publication number: CN109974979B
Application number: CN201910146477.3A
Authority: CN
Inventors: 曹洪涛; 吕启涛; 杨柯; 刘振强; 高云峰
Original assignee: Han s Laser Technology Industry Group Co Ltd
Current assignee: Han s Laser Technology Industry Group Co Ltd
Priority date: 2019-02-27
Filing date: 2019-02-27
Publication date: 2022-04-05
Anticipated expiration: 2039-02-27
Also published as: CN109974979A

Abstract

本发明公开了一种激光设备振镜标记的自动校正方法及系统，属于涉及激光设备校正领域，用于自动校正标记图形，解决了现有技术中对标记的校正使用人工测量会导致主观判断误差大，并且会花费大量的时间及人工成本的问题，其包括：校正激光打标机的二维运动平台；校正后的二维控制平台上镭雕出标记图形，并计算标记图形的畸变数据；根据所述畸变数据及标准标记图形的标准尺寸数据校正标记图形；从而达到了省去了人工对标记进行测量的环节，不仅避免了人工测量导致主观的判断误差大的情况发生，而且降低了由于人工对标记进行测量投入的时间成本及人工成本。

Description

一种激光设备振镜标记的自动校正方法及系统

技术领域

本发明涉及激光设备校正领域，尤其涉及一种激光设备振镜标记的自动校正方法及系统。

背景技术

激光打标机是用激光束在各种不同的物质表面打上永久的标记，从而刻出精美的图案、商标或文字。

而激光打标机在使用的过程中，其扫描镜头会在X轴或Y轴方向上产生内凹或外凸的情况，或者由于扫描振镜的安装位置偏差引起标记呈梯形或平行四边形（标准的标记为正方形），或由于扫描镜头的不均匀和扫描振镜的非线性，造成整个标记范围大小比例不匀称，从而降低了激光打标机的精度。

现有的校正标记的方法，是通过导入大小为100mm*100mm的正方形图形，激光镭雕出图形后，使用直尺测量，并人为判断尺寸及畸变情况，随后输入修改校正参数，随后再次循环上述步骤，经过反复调试后完成对标记的校正；不难看出，上述对标记的校正方法，使用人工测量，会导致主观判断误差大，并且会花费大量的时间及人工成本。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种激光设备振镜标记的自动校正方法及系统，旨在解决现有技术中对标记的校正使用人工测量会导致主观判断误差大，并且会花费大量的时间及人工成本的技术问题。

为实现上述目的，本发明第一方面提供一种激光设备振镜标记的自动校正方法，包括：校正激光打标机的二维运动平台；校正后的二维控制平台上镭雕出标记图形，并计算标记图形的畸变数据；根据所述畸变数据及标准标记图形的标准尺寸数据校正标记图形。

进一步地，所述校正后的二维控制平台上镭雕出标记图形，并计算标记图形的畸变数据包括：在二维运动平台上镭雕出标记图形后，采集标记图形；在采集标记图形后，采集标记图形的坐标；根据所述标记图形的坐标计算标记图形的尺寸；根据所述标记图形的尺寸计算所述标记图形的畸变数据。

进一步地，所述方法还包括：检测校正后的标记图形是否合格；在检测到校正后的标记图形不合格后，再次计算标记图形的畸变数据并校正标记图形；在检测到校正后的标记图形合格后，完成标记图形的校正。

进一步地，所述检测校正后的标记图形是否合格包括：根据预先设置的标准标记图形的标准尺寸数据建立二维坐标系，并将需要检测的标记图形置于所述二维坐标系内，且计算所述需要检测的标记图形的待检测尺寸数据；设定对比阈值，并对比所述待检测尺寸数据及所述标准尺寸数据之间的对比结果是否超过所述对比阈值，且设定所述对比结果超过所述对比阈值后判定标记图形的校正不合格。

进一步地，所述校正激光打标机的二维运动平台包括：在二维运动平台上放置标定板后，控制所述二维运动平台将所述标定板左上角的第一点移动到激光打标机的CCD相机视野中心；调整标定板在二维运动平台X轴及Y轴的方向，以使二维运动平台在X轴及Y轴上运动后，标定板上的点落在CCD相机的视野范围内；使用CCD相机抓拍标定板上的每个点移动到CCD相机视野中的坐标，并建立标定板上每个点在二维运动平台上的坐标与在CCD相机视野中的坐标的对应关系，并根据所述对应关系生成平台校正表数据。

进一步地，所述校正激光打标机的二维运动平台还包括：通过控制所述二维运动平台的运动范围，限制标定板的移动范围，使得在移动标定板时，标定板上的点落入CCD相机的视野中的数量可控。

进一步地，所述在二维运动平台上镭雕出标记图形后，采集标记图形包括：设定镭雕出的标记图形形状为“十”字型；根据“十”字型标记图形的两条线相交处的坐标作为标记图形的坐标。

本发明第二方面提供一种激光设备振镜标记的自动校正系统，包括：校正激光打标机的二维运动平台；在二维运动平台上镭雕出标记图形后，采集标记图形；根据采集的标记图形采集标记图形的坐标；根据所述标记图形的坐标计算标记图形的尺寸；根据所述标记图形的尺寸计算标记图形的畸变数据；根据所述畸变数据及标准标记图形的标准尺寸数据校正标记图形。

本发明第三方面提供一种电子装置，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，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时，实现本发明第二方面提供的所述方法。

本发明第四方面提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时，实现本发明第二方面提供的所述方法。

本发明提供一种激光设备振镜标记的自动校正方法及系统，有益效果在于：在校正振镜的标记之前，先校正激光打标机的二维运动平台，能够在二维运动平台的测量精度具有保证的情况下，使得标记的精度得到了保证，并且通过标记图形的畸变数据及标准标记图形的标准尺寸数据能够实现自动对标记图形进行校正，从而省去了人工对标记进行测量的环节，不仅避免了人工测量导致主观的判断误差大的情况发生，而且降低了由于人工对标记进行测量投入的时间成本及人工成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例激光设备振镜标记的自动校正方法的流程示意图；

图2为本发明实施例激光设备振镜标记的自动校正方法中标准标记图形的示意图；

图3为本发明实施例激光设备振镜标记的自动校正方法的结构示意框图；

图4为本发明实施例电子装置的结构示意框图。

具体实施方式

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而非全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域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，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，为一种激光设备振镜标记的自动校正方法，包括：S1、校正激光打标机的二维运动平台；S2、校正后的二维控制平台上镭雕出标记图形，并计算标记图形的畸变数据；S3、根据畸变数据及标准标记图形的标准尺寸数据校正标记图形。

校正激光打标机的二维运动平台包括：在二维运动平台上放置标定板后，控制二维运动平台将标定板左上角的第一点移动到激光打标机的CCD相机视野中心；调整标定板在二维运动平台X轴及Y轴的方向，以使二维运动平台在X轴及Y轴上运动后，标定板上的点落在CCD相机的视野范围内；使用CCD相机抓拍标定板上的每个点移动到CCD相机视野中的坐标，并建立标定板上每个点在二维运动平台上的坐标与在CCD相机视野中的坐标的对应关系，并根据对应关系生成平台校正表数据。

校正激光打标机的二维运动平台还包括：通过控制二维运动平台的运动范围，限制标定板的移动范围，使得在移动标定板时，标定板上的点落入CCD相机的视野中的数量可控。

具体地，先在二维运动平台上放上经过第三方认证的高精度标定板，该标定板的使用面为直径为1mm，且间距为3mm的若干圆点组成，且上述若干圆点的阵列范围为200mm*200mm，上述标定板的精度达到了5μm；随后设置一个与标定板相同间距的虚拟阵列图形矩阵，并移动二维运动平台，将标定板左上角的第一个圆点移动到CCD相机的视野中心，且将虚拟阵列图形矩阵对应的左上角第一个圆点的位置设置为当前二维运动平台的坐标；然后调整标定板的放置方位，使得标定板上若干圆点形成的阵列矩阵最外围的两条相邻边分别与二维运动平台的X轴及Y轴平行，因此在X轴及Y轴上移动二维运动平台时，标定板上的圆点才能出现在CCD相机的视野范围内；最后从左上角第一个圆点开始，移动二维运动平台，依次将标定板上的每个圆点移动到CCD相机的视野中抓拍坐标，建立每个圆点的在二维运动平台上的坐标与CCD相机视野中的坐标对应的关系，生成平台校正表数据。

校正后的二维控制平台上镭雕出标记图形，并计算标记图形的畸变数据包括：在二维运动平台上镭雕出标记图形后，采集标记图形；在采集标记图形后，采集标记图形的坐标；根据标记图形的坐标计算标记图形的尺寸；根据标记图形的尺寸计算标记图形的畸变数据。

在激光标记标软件，标记出需要较正范围的标记图形，本实施例是采用标记九点方法进行标记，上述九点为九宫格形式，九宫格中心点作为二维坐标系的原点，因此在满足精度0.05～0.1mm常规应用的情况下，能够快速测量数据。在其他实施例中，若标记图形较正精度需要达到0.01mm以上，则增加标记点需要更标记点测量提高较正精度。

方法还包括：检测校正后的标记图形是否合格；在检测到校正后的标记图形不合格后，再次计算标记图形的畸变数据并校正标记图形；在检测到校正后的标记图形合格后，完成标记图形的校正。

检测校正后的标记图形是否合格包括：根据预先设置的标准标记图形的标准尺寸数据建立二维坐标系，并将需要检测的标记图形置于二维坐标系内，且计算需要检测的标记图形的待检测尺寸数据；设定对比阈值，并对比待检测尺寸数据及标准尺寸数据之间的对比结果是否超过对比阈值，且设定对比结果超过对比阈值后判定标记图形的校正不合格。

在二维运动平台上镭雕出标记图形后，采集标记图形包括：设定镭雕出的标记图形形状为“十”字型；根据“十”字型标记图形的两条线相交处的坐标作为标记图形的坐标。

CCD相机的像素为500W，视野为3mm，像素精度为0.0012，而在设定镭雕出的标记图形形状为“十”字型、像素精度为0.0012后，计算“十”字型标记图形的两条线相交处的坐标作为标记图形的坐标，并将标记图形的坐标设置为二维坐标系的原点。

请参阅图2，在标准的标记图形中，边长相等，并且相对的边长中点的连线与边长相等，即L1=L2=L3=L4=L5=L6，则可以得到校正后的标记图形的边长及中点的连线L与L1相等，即L= L1=L2=L3=L4=L5=L6，还可以得到L_1-1= L_1-2，L_3-1=_3-2，L_2-1=_2-2，L_4-1=_4-2，L₇=₈；

设定图中字母标记的点，A（x1，y1）、B（x2，y2）、C（x3，y3）、D（x4，y4）、E（x5，y5）、F（x6，y6）、G（x7，y7）、H（x8，y8）、I（x9，y9），其中，E点为L7及L8的交点，则在标记图形中，L1长度的计算表达式为：

L2长度的计算表达式为：

L3长度的计算表达式为：

L4长度的计算表达式为：

L5长度的计算表达式为：

L6长度的计算表达式为：

L7长度的计算表达式为：

L8长度的计算表达式为：

而在实际测量中，将L1设定为当前测量标记图形边长的测量值，L1′为标准标记图形边长的长度值，N为当前测量的标记图形边长的长度比例值，N′为标准标记图形边长的长度比例值，因此则可得到：

设定d1为需要输入的修正值，及畸变数据，即根据d1的值对标记图形的边长进行修正，则

d1=

在标记图形中做出与标准标记图形的二维坐标系，设定L₄为标记图形的一条边的两端之间的直线距离，并与标准的标记图形的边长L4相对应，则L₄=

；

设定L_4-1为标记图形一条边的中点与一端之间的直线距离，并与标准的标记图形的L_4-1相对应，则标记图形的L_4-1=

；

根据上述算法，在得到标记图形的九个点的坐标后，得到标记图形的边长，即待检测尺寸数据，再检测标记图形的边长与标准标记图形的边长的对比结果是否达到了对比阈值，若对比结果超过了对比阈值，则判定标记图形的校正不合格，再次计算标记图形的畸变数据并校正标记图形，直至标记图形的边长与标准标记图形的边长的对比结果小于或等于对比阈值，即可完成标记图形的校正。

本申请提供一种激光设备振镜标记的自动校正系统，请参阅图3，包括：运动平台校正模块、标记图形畸变数据计算模块及标记图形校正模块；运动平台校正模块，用于校正激光打标机的二维运动平台；标记图形畸变数据计算模块，用于在校正后的二维控制平台上镭雕出标记图形，并计算标记图形的畸变数据；标记图形校正模块，用于根据畸变数据及标准标记图形的标准尺寸数据校正标记图形。

系统还包括：检测校正模块及检测结果处理模块；检测校正模块用于检测校正后的标记图形是否合格；检测结果处理模块用于在检测到校正后的标记图形不合格后，再次计算标记图形的畸变数据并校正标记图形；，在检测到校正后的标记图形合格后，完成标记图形的校正。

检测校正模块包括：尺寸数据获取单元及对比阈值单元；尺寸数据获取单元用于根据预先设置的标准标记图形的标准尺寸数据建立二维坐标系，并将需要检测的标记图形置于所述二维坐标系内，且计算所述需要检测的标记图形的待检测尺寸数据；对比阈值单元用于设定对比阈值，并对比所述待检测尺寸数据及所述标准尺寸数据之间的对比结果是否超过所述对比阈值，且设定所述对比结果超过所述对比阈值后判定标记图形的校正不合格。

标记图形畸变数据计算模块包括：标记图形采集单元、标记图形坐标采集单元、标记图形尺寸计算单元及畸变数据计算单元；标记图形采集单元用于在二维运动平台上镭雕出标记图形后，采集标记图形；标记图形坐标采集单元用于在采集标记图形后，采集标记图形的坐标；标记图形尺寸计算单元用于根据标记图形的坐标计算标记图形的尺寸；畸变数据计算单元用于根据标记图形的尺寸计算标记图形的畸变数据。

标记图形采集单元包括：标记图形设定子单元及坐标获取子单元；标记图形设定子单元用于设定镭雕出的标记图形形状为“十”字型；坐标获取子单元用于根据“十”字型标记图形的两条线相交处的坐标作为标记图形的坐标。

运动平台校正模块包括：标定板位移单元、标定板微调单元及校正表数据生成单元；标定板位移单元用于在二维运动平台上放置标定板后，控制所述二维运动平台将所述标定板左上角的第一点移动到激光打标机的CCD相机视野中心；标定板微调单元用于调整标定板在二维运动平台X轴及Y轴的方向，以使二维运动平台在X轴及Y轴上运动后，标定板上的点落在CCD相机的视野范围内；校正表数据生成单元用于控制CCD相机抓拍标定板上的每个点移动到CCD相机视野中的坐标，并建立标定板上每个点在二维运动平台上的坐标与在CCD相机视野中的坐标的对应关系，并根据所述对应关系生成平台校正表数据。

运动平台校正模块还包括：标定板位移限制单元，用于通过控制所述二维运动平台的运动范围，限制标定板的移动范围，使得在移动标定板时，标定板上的点落入CCD相机的视野中的数量可控。

本申请实施例提供一种电子装置，请参阅图4，该电子装置包括：存储器601、处理器602及存储在存储器601上并可在处理器602上运行的计算机程序，处理器602执行该计算机程序时，实现前述实施例中描述的激光设备振镜标记的自动校正方法及系统。

进一步的，该电子装置还包括：至少一个输入设备603以及至少一个输出设备604。

上述存储器601、处理器602、输入设备603以及输出设备604，通过总线605连接。

其中，输入设备603具体可为摄像头、触控面板、物理按键或者鼠标等等。输出设备604具体可为显示屏。

存储器601可以是高速随机存取记忆体（RAM，Random Access Memory）存储器，也可为非不稳定的存储器（non-volatile memory），例如磁盘存储器。存储器601用于存储一组可执行程序代码，处理器602与存储器601耦合。

进一步的，本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是设置于上述各实施例中的电子装置中，该计算机可读存储介质可以是前述示实施例中的存储器601。该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该程序被处理器602执行时实现前述方法实施例中描述的激光设备振镜标记的自动校正方法及系统。

进一步的，该计算机可存储介质还可以是U盘、移动硬盘、只读存储器601（ROM，Read-Only Memory）、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。

所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来。

需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简便描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其它顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定都是本发明所必须的。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

以上为对本发明所提供的一种激光设备振镜标记的自动校正方法及系统的描述，对于本领域的技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims

1.一种激光设备振镜标记的自动校正方法，其特征在于，包括：

在二维运动平台上放置标定板后，控制所述二维运动平台将所述标定板左上角的第一点移动到激光打标机的CCD相机视野中心；调整标定板在二维运动平台X轴及Y轴的方向，以使二维运动平台在X轴及Y轴上运动后，标定板上的点落在CCD相机的视野范围内；控制CCD相机抓拍标定板上的每个点移动到CCD相机视野中的坐标，并建立标定板上每个点在二维运动平台上的坐标与在CCD相机视野中的坐标的对应关系，并根据所述对应关系生成平台校正表数据；

在二维运动平台上镭雕出标记图形后，采集标记图形，所述标记图形采用标记九点方法进行标记，所述九点为九宫格形式；采集标记图形包括：设定镭雕出的标记图形形状为“十”字型，根据“十”字型标记图形的两条线相交处的坐标作为标记图形的坐标；在采集标记图形后，采集标记图形的坐标；根据预先设置的标准标记图形的标准尺寸数据建立二维坐标系，并将需要检测的标记图形置于所述二维坐标系内，九宫格中心点作为二维坐标系的原点，且计算所述需要检测的标记图形的待检测尺寸数据，所述待检测尺寸数据包括标记图形的边长；根据所述标记图形的尺寸计算所述标记图形的畸变数据；

根据所述畸变数据及标准标记图形的标准尺寸数据校正所述标记图形；

设定对比阈值，并对比所述待检测尺寸数据及所述标准尺寸数据之间的对比结果是否超过所述对比阈值，且设定所述对比结果超过所述对比阈值后判定标记图形的校正不合格；在检测到校正后的标记图形不合格后，再次计算标记图形的畸变数据并校正标记图形；在检测到校正后的标记图形合格后，完成标记图形的校正。

2.根据权利要求1所述的激光设备振镜标记的自动校正方法，其特征在于，

校正激光打标机的二维运动平台还包括：

控制所述二维运动平台的运动范围，限制标定板的移动范围，使得在移动标定板时，标定板上的点落入CCD相机的视野中的数量可控。

3.一种激光设备振镜标记的自动校正系统，其特征在于，包括：

运动平台校正模块，用于在二维运动平台上放置标定板后，控制所述二维运动平台将所述标定板左上角的第一点移动到激光打标机的CCD相机视野中心；调整标定板在二维运动平台X轴及Y轴的方向，以使二维运动平台在X轴及Y轴上运动后，标定板上的点落在CCD相机的视野范围内；控制CCD相机抓拍标定板上的每个点移动到CCD相机视野中的坐标，并建立标定板上每个点在二维运动平台上的坐标与在CCD相机视野中的坐标的对应关系，并根据所述对应关系生成平台校正表数据；

标记图形畸变数据计算模块，用于在二维运动平台上镭雕出标记图形后，采集标记图形，所述标记图形采用标记九点方法进行标记，所述九点为九宫格形式；采集标记图形包括：设定镭雕出的标记图形形状为“十”字型，根据“十”字型标记图形的两条线相交处的坐标作为标记图形的坐标；在采集标记图形后，采集标记图形的坐标；根据预先设置的标准标记图形的标准尺寸数据建立二维坐标系，并将需要检测的标记图形置于所述二维坐标系内，九宫格中心点作为二维坐标系的原点，且计算所述需要检测的标记图形的待检测尺寸数据，所述待检测尺寸数据包括标记图形的边长；根据所述标记图形的尺寸计算所述标记图形的畸变数据；

标记图形校正模块，用于根据所述畸变数据及标准标记图形的标准尺寸数据校正标记图形；

所述标记图形校正模块还用于设定对比阈值，并对比所述待检测尺寸数据及所述标准尺寸数据之间的对比结果是否超过所述对比阈值，且设定所述对比结果超过所述对比阈值后判定标记图形的校正不合格；在检测到校正后的标记图形不合格后，再次计算标记图形的畸变数据并校正标记图形；在检测到校正后的标记图形合格后，完成标记图形的校正。

4.一种电子装置，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，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时，实现权利要求1或2所述的方法。

5.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时，实现权利要求1或2所述的方法。