CN110977154A

CN110977154A - 一种适用于大幅面的定位打标方法

Info

Publication number: CN110977154A
Application number: CN201911231708.7A
Authority: CN
Inventors: 吴军龙; 刘福涛; 周杰
Original assignee: Suzhou Linglu Intelligent Technology Co Ltd
Current assignee: Suzhou golden orange Laser Technology Co.,Ltd.
Priority date: 2019-12-05
Filing date: 2019-12-05
Publication date: 2020-04-10

Abstract

本发明涉及一种适用于大幅面的定位打标方法，包括以下步骤：101、通过对相机的标定和相机幅面的实际测量，建立相机与轴坐标系的对应关系；102、根据相机实际幅面将产品划分若干区域，计算出所需拍照点坐标集合，移动相机至序列坐标上拍照，系统对接收到的多个区域的独立图像进行拼接处理，获得整体图像；103、将整体图像装载于加工面板上作为基板，移动加工图档至基板打标位置上，根据所述整体图像对待加工产品进行打标；本发明解决了现有技术中所存在的由于工件幅面大，镜头扫描的面积有限，无法实现高精度、大幅面打标，限制了激光加工应用范围的缺陷，本发明适用于大幅面的定位打标，实现高精密打标，同时，能够实现流水线式自动化连续精准打标。

Description

一种适用于大幅面的定位打标方法

技术领域

本发明涉及激光打标技术领域，具体地说是一种适用于大幅面的定位打标方法。

背景技术

当前，我国相比欧美发达国家在高端制造业方面仍落后较多，随着“中国制造2025”强国战略的推进，我国将着力推动高端制造业的发展。激光作为现代高端制造的基础性技术之一，将不断进行升级换代、拓展新的应用场景，驱动整个激光行业持续增长。

激光打标是近几年发展最快的一项应用技术，利用高能量密度的激光对工件进行局部照射，使表层材料汽化或发生颜色变化，从而留下永久性标记的一种技术。激光打标具有许多独特的优点，能标记各种字符、图案、数字及条形码，标记清晰，质量好，标记线宽可小于0.01mm，可深可浅，对很小零件也可打标，这是其他标记力无法实现的；激光标记效率高，成本低，可对多种材料进行标记，因此，激光打标应用范围广泛，尤其在多种电子器件、集成电路模块、汽车零件、医疗器械、精密仪器仪表、橡胶制品、手机面板等。

目前，在对大幅面工件进行激光打标时，由于工件的幅面大，为避免光点变粗、失真加大等现象，镜头扫描的面积有限，无法实现高精度、大幅面打标，限制了激光加工的应用范围。

如中国专利CN107225882B公开了一种激光打标方法，包括：步骤1，对CCD相机与载物平台进行校正，使得CCD相机的像素坐标与载物平台的坐标系关联；步骤2，对CCD相机与振镜进行校正，使得CCD相机的位置与振镜的位置相关联；步骤3，进行打标样品定位点与打标位置点的导航，生成打标样品的定位打标信息图。该专利将CCD相机的像素坐标与载物平台的坐标系关联、振镜的位置相关联，进行打标样品定位点与打标位置点的导航，尽管提高现有激光打标机台的使用范围，但仍然不适用于大幅面工件的激光打标。

中国专利申请CN108080794A公开了一种激光打标焦点快速定位的方法，该方法通过在激光打标机的激光镜头一侧固定设置测距传感器，实现利用测距传感器在待打标物体上对焦激光；建立不同材质所对应的激光打标焦点距离数据库；再粗调激光打标焦点距离、精调激光打标焦点距离。该专利尽管能够快速确定焦点位置，大大简化了操作过程，增加了打标的精度，但不适用于大幅面流水线上高精度加工。

因此，如何提供一种定位打标方法，以适用于大幅面的定位打标，同时，能够实现流水线式自动化连续精准打标，是目前本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种定位打标方法，以适用于大幅面的定位打标，实现高精密打标，同时，能够实现流水线式自动化连续精准打标。

为了达到上述目的，本申请提供如下技术方案。

一种适用于大幅面的定位打标方法，包括以下步骤：

101、通过对相机的标定和相机幅面的实际测量，建立相机与轴坐标系的对应关系；

102、根据相机实际幅面将产品划分若干区域，计算出所需拍照点坐标集合，移动相机至序列坐标上拍照，系统对接收到的多个区域的独立图像进行拼接处理，获得整体图像；

103、将整体图像装载于加工面板上作为基板，移动加工图档至基板打标位置上，根据所述整体图像对待加工产品进行打标。

优选地，所述步骤101中相机的标定方法，包括以下步骤：

201、采用激光打标的方式在金属铭牌上标刻出九个已知间距、已知间隔相等的基准点；

202、采用工业相机对上述刻有九个基准点的金属铭牌进行拍摄，然后记录下这九个基准点各自的像素坐标；

203、根据上述九个基准点的运动系统坐标和像素坐标，定义相机与运动系统的变化矩阵。

优选地，所述步骤202拍摄时使金属铭牌刚好占满工业相机的整个视野范围。

优选地，所述步骤203中定义相机与运动系统的变化矩阵：先计算任意相邻两个基准点的像素坐标与运动系统坐标之间的矩阵关系，再定义各组矩阵关系的平均矩阵关系为变化矩阵。

优选地，所述步骤101中对相机标定前，先进行畸变矫正，所述畸变矫正采用标定板，排除视野畸变。

优选地，所述步骤102中获得图像的方法，包括以下步骤：

301、将尺子放置与产品同一水平高度，测量相机所取像X轴的长度为D1，根据相机靶面计算图像Y轴的长度为D2；

302、将产品放置加工位置，移动轴去产品左上角最佳取像位置，记录当前坐标为A，移动轴去产品右下角最佳取像位置，记录当前坐标为B；

303、根据公式计算产品实际尺寸，根据步骤301求得D1、D2为相机幅面的长、宽；

304、步骤303后，根据相机实际幅面将产品划分若干区域并得出取像坐标集合，移动工业相机至序列坐标上拍照，系统对接收到的多个区域的独立图像进行拼接处理；

305、拼接获得整体图像，放置于加工面板实际坐标上。

优选地，所述步骤303中公式为：

D1＝X(B)-X(A)

D2＝Y(B)-Y(A)

式中：X(A)、Y(A)为A点坐标，X(B)、Y(A)为B点坐标。

本发明所获得的有益技术效果：

1)本发明解决了现有技术中所存在的由于工件幅面大，镜头扫描的面积有限，无法实现高精度、大幅面打标，限制了激光加工应用范围的缺陷，本发明适用于大幅面的定位打标，实现高精密打标，同时，能够实现流水线式自动化连续精准打标；

2)本发明通过保持打标头与相机相对不动，移动打标头，将材料的大幅面分成了若干个部分，移动打标头对各个部分分别进行打标，实现大幅面定位打标；

3)本发明采用图像化的编辑界面，将打标内容直接对应到打标产品位置上，有效解决了在流水线上高精度和大幅面加工不能共存的问题。

上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，从而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下以本申请的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

根据下文结合附图对本申请具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本申请的上述及其他目的、优点和特征。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1是本公开一种实施例中定位打标方法的工艺流程图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。在下面的描述中，提供诸如具体的配置和组件的特定细节仅仅是为了帮助全面理解本申请的实施例。因此，本领域技术人员应该清楚，可以对这里描述的实施例进行各种改变和修改而不脱离本申请的范围和精神。另外，为了清楚和简洁，实施例中省略了对已知功能和构造的描述。

应该理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“本实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本申请的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“一个实施例”或“本实施例”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。

此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身并不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。

本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，单独存在B，同时存在A和B三种情况，本文中术语“/和”是描述另一种关联对象关系，表示可以存在两种关系，例如，A/和B，可以表示：单独存在A，单独存在A和B两种情况，另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”关系。

本文中术语“至少一种”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和B的至少一种，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含。

实施例1

如附图1所示，一种适用于大幅面的定位打标方法，包括以下步骤：

101、通过对相机的标定和相机幅面的实际测量，建立相机与轴坐标系的对应关系。

其中，相机的标定方法，包括以下步骤：

201、采用激光打标的方式在金属铭牌上标刻出九个已知间距、已知间隔相等的基准点。

202、采用工业相机对上述刻有九个基准点的金属铭牌进行拍摄，然后记录下这九个基准点各自的像素坐标；拍摄时使金属铭牌刚好占满工业相机的整个视野范围。

203、根据上述九个基准点的运动系统坐标和像素坐标，定义相机与运动系统的变化矩阵；定义相机与运动系统的变化矩阵：先计算任意相邻两个基准点的像素坐标与运动系统坐标之间的矩阵关系，再定义各组矩阵关系的平均矩阵关系为变化矩阵。

102、根据相机实际幅面将产品划分若干区域，计算出所需拍照点坐标集合，移动相机至序列坐标上拍照，系统对接收到的多个区域的独立图像进行拼接处理，获得整体图像。

其中，获得图像的方法，包括以下步骤：

301、将尺子放置与产品同一水平高度，测量相机所取像X轴的长度为D1，根据相机靶面计算图像Y轴的长度为D2。

其中，为保证高精度拼接，测量相机所取像的X轴的长度，具体操作步骤如下：

401、放置好铁尺位置，由于铁尺本身厚度为0.2mm，调整轴向上步进运动0.2mm。

402、调整铁尺倾斜角度，保证与相机视野X方向平行。

403、开启相机实时显示，移动轴使得相机向左移动至视野边缘，大致在刻度尺1cm位置。404、步骤403后，相机视野大概为50.8mm，调整轴运动为0.01mm步进运动，继续向左移动，并观察相机实时呈像边缘视野与铁尺1cm重合位置，测试精确测量出相机长边视野为50.90mm；

405、根据相机规格计算得出短边视野为33.93mm。

302、将产品放置加工位置，移动轴去产品左上角最佳取像位置，记录当前坐标为A，移动轴去产品右下角最佳取像位置，记录当前坐标为B。

其中，公式为：

D1＝X(B)-X(A)

D2＝Y(B)-Y(A)

式中：X(A)、Y(A)为A点坐标，X(B)、Y(A)为B点坐标。

304、步骤303后，根据相机实际幅面将产品划分若干区域并得出取像坐标集合，移动工业相机至序列坐标上拍照，系统对接收到的多个区域的独立图像进行拼接处理。

305、拼接获得整体图像，放置于加工面板实际坐标上。

在一个实施例中，步骤101中对相机标定前，先进行畸变矫正，所述畸变矫正采用标定板，排除视野畸变。

本发明适用于大幅面的定位打标，实现高精密打标，同时，能够实现流水线式自动化连续精准打标；通过保持打标头与相机相对不动，移动打标头，将材料的大幅面分成了若干个部分，移动打标头对各个部分分别进行打标，实现大幅面定位打标；采用图像化的编辑界面，将打标内容直接对应到打标产品位置上，有效解决了在流水线上高精度和大幅面加工不能共存的问题。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，其并非因此限制本发明的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，通过常规的替代或者能够实现相同的功能在不脱离本发明的原理和精神的情况下对这些实施例进行变化、修改、替换、整合和参数变更均落入本发明的保护范围内。

Claims

1.一种适用于大幅面的定位打标方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的适用于大幅面的定位打标方法，其特征在于，所述步骤101中相机的标定方法，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的适用于大幅面的定位打标方法，其特征在于，所述步骤202拍摄时使金属铭牌刚好占满工业相机的整个视野范围。

4.根据权利要求2所述的适用于大幅面的定位打标方法，其特征在于，所述步骤203中定义相机与运动系统的变化矩阵：先计算任意相邻两个基准点的像素坐标与运动系统坐标之间的矩阵关系，再定义各组矩阵关系的平均矩阵关系为变化矩阵。

5.根据权利要求1-4任一项所述的适用于大幅面的定位打标方法，其特征在于，所述步骤101中对相机标定前，先进行畸变矫正，所述畸变矫正采用标定板，排除视野畸变。

6.根据权利要求1-4任一项所述的适用于大幅面的定位打标方法，其特征在于，所述步骤102中获得图像的方法，包括以下步骤：

305、拼接获得整体图像，放置于加工面板实际坐标上。

7.根据权利要求6所述的适用于大幅面的定位打标方法，其特征在于，所述步骤303中公式为：

D1＝X(B)-X(A)

D2＝Y(B)-Y(A)

式中：X(A)、Y(A)为A点坐标，X(B)、Y(A)为B点坐标。