CN112077451B - 一种激光打标系统的分割拼接校正方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种激光打标系统的分割拼接校正方法，包括依次连接的扫描头、控制系统和计算机；其中，控制系统用于接收计算机发送的指令，并发送控制指令至扫描头，驱动扫描头作业；通过使用软件控制打标组件在打标纸上打出目标图案，再通过扫描头扫描获取打标纸上的实际图案，并存储至计算机。由软件读取实际图案，并与软件内存储的目标图案进行比对后，通过校正目标图案的坐标值，再次打标，往复循环，直至校正至目标图案与实际图案的满足预设的误差范围内，停止校正再拼接形成完整的目标图案。其具有操作便捷，能够有效地提高工作效率，减少校正工作量，降低成本的优点。

Description

一种激光打标系统的分割拼接校正方法

技术领域

本发明涉及激光设备打标、切割技术领域，特别是涉及一种激光打标系统的分割拼接校正方法。

背景技术

激光打标是将需要加工的工件放在高功率高密度的聚焦激光束下进行局部照射，使被加工材料表面发生气化或氧化来改变表面色泽或形状，从而在被加工物件表面留下永久性文字、图案、颜色等标记的一种打标方法。

现有的激光打标机一般包括激光器、调焦器以及振镜腔。通过激光器发出的激光由调焦器进行聚焦，随后进入振镜腔中，随振镜的摆动在工件表面移动，从而完成激光打标作业。而在实际的打标中，通常会有以下的问题，由于激光进行局部照射的距离和角度不一样，造成了激光打标、切割时，相同的能量，标刻出的线条中心和边缘的痕迹不一样；同等的速度，中心和边缘的痕迹不一样。中间能量过大切割痕迹明显，边缘能量弱切割痕迹不明显，出现了中心和边缘线条痕迹深度不同的问题。同时，随着打标朝边缘方向进行作业时，会产生偏移等情况，使得打标图案相对目标图案而言，边缘会产生偏差。这是激光标刻存在的客观现象。造成现有技术缺陷的原因是由于激光束易于导向、聚集和发散，可根据加工要求，通过光路系统来得到不同的光斑尺寸、密度和功率，通过外光路系统可改变光束方向。在激光加工过程中，虽然设定了相同的打标能量和速度，但是由于光路系统改变了光束的方向与角度不同，产生了不同的能量点和不一样的照射面积。且由于扫描头在打标过程需移动，而移动的速度未达预设目标等情况的发生，造成打标效果不理想等；故对于打标完成后的图案需进行校正，来判断是否达到预期的打标效果，进而重新调整打标坐标。而对于打标面积较大的图案，仅靠一个扫描头来完成打标作业，这要求扫描头的体积较大，才能实现大范围且快速的打标。但体积大的扫描头本身过重，移动时需要较强动力，且长时间的作业下会增加打标的误差。另外，体积大的扫描头往往价格昂贵，难以满足中小企业的需求。

因此，针对现有技术中存在的问题，亟需提供一种操作便捷，能够实现通过小型扫描头拼接后对图案进行校正的激光打标系统的分割拼接校正方法显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足而提供一种激光打标系统的分割拼接校正方法，该方法通过使用软件控制打标组件在打标纸上打出目标图案，再通过扫描头扫描获取打标纸上的实际图案，并存储至计算机。由软件读取实际图案，并与软件内存储的目标图案进行比对后，通过校正目标图案的坐标值，再次打标，往复循环，直至校正至目标图案与实际图案的满足预设的误差范围内，停止校正。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种激光打标系统的分割拼接校正方法，包括依次连接的扫描头、控制系统和计算机；其中，控制系统用于接收计算机发送的指令，并发送控制指令至扫描头，驱动扫描头作业；所述方法包括以下步骤：

步骤S1：控制系统获取预设的目标图案，并控制打标组件在打标纸上进行打标作业，获得与目标图案对应的实际图案；

步骤S2：将目标图案分割为N个子图案，并获取每个子图案的中心点坐标，同时将每个子图案的编号标记为(X_i，Y_j)；其中，i≤I，j≤J，N＝I*J且N≥2；

步骤S3：将打标纸上的实际图案按照目标图案的分割规则，将实际图案分割为与N个子图案对应的N个实际子图案；

步骤S4：控制系统控制扫描头进行扫描作业，扫描头按照控制指令预设的编号顺序移动，对N个实际子图案依次进行扫描后，将扫描图像发送至控制系统；

步骤S5：控制系统将接收到的N个实际子图案的扫描图像发送至计算机；

步骤S6：计算机读取N个实际子图案(X_i’，Y_j’)的扫描图像，并将每个实际子图案的扫描图像中心点与每个对应的子图案(X_i，Y_j)的中心点进行匹配重合，获取子图案(X_i，Y_j)与实际子图案(X_i’，Y_j’)的误差数据，形成N组误差数据；

步骤S7：判断每组误差数据是否大于预设的误差范围阈值，将误差数据大于预设误差范围阈值的误差数据组标记为待调整组；

步骤S8：将每个待调整组对应的子图案的坐标点数据进行调整，重复打标作业，直至所有待调整组的子图案与实际子图案的误差数据小于等于误差范围阈值，完成图案的校正；其中，待调整组的调整校正方式如下：

S8-1：若误差数据大于误差范围阈值，则调整该组误差数据对应的子图案的各坐标点，并将新的子图案输出至控制系统；

S8-2：控制系统控制打标组件在打印纸上进行打标作业获得与新的子图案对应的新的实际子图案；

S8-3：扫描头获取该新的实际子图案的扫描图像，并发送至控制系统；

S8-4：计算机读取该新的实际子图案的扫描图像，并将该新的实际子图案的扫描图像的中心点与对应的子图案的中心点进行匹配重合，获取该子图案与该实际子图案的新的误差数据；

S8-5：判断该新的误差数据是否大于预设的误差范围阈值，若该新的误差数据大于误差范围阈值，则重复执行步骤S8-1～S8-4，直至该待调整组的误差数据小于等于误差范围阈值。

具体的，在打标过程中，实际图案会因为各种因素而与目标图案产生偏差，而越是靠近图案的中心处，其打标的准确度越高，而边缘处则容易产生偏差。因而，当需要打标一个较大的图案时，则其目标图案的坐标数据较多，但实际图案打标后，效果不理想，需要对目标图案的坐标数据进行调节，使其尽可能地减少目标与实际的偏差。对于数据较多的目标图案而言，处于中心处的坐标数据，通常无需校正，需要校正的多为边缘或者离中心处较远的数据，故而上述技术方案提供的分割拼接校正方法，能够针对性的筛选打标效果较差的子图案对应的坐标数据进行调整校正，针对性地对偏差较大的子图案进行不断的校正修改后，与其他偏差较小的子图案再拼接形成整体的目标图案；该方法能够有效地提高工作效率，同时减少校正工作量。另外，对于需要大面积扫描的坐标扫描仪来说，其价格十分昂贵，而通过上述方法，能够实现通过小扫描头对大幅打标物进行分块扫描，来实现打标校正。

以上的，在所述步骤S1中，目标图案上每个点均设有对应的坐标信息，各点坐标信息形成目标图案的坐标数据。

以上的，在所述步骤S1中，所述目标图案为十字架图案，该十字架图案上均匀分布有多个十字架图样，且每个十字架图样对应设有一个坐标点，形成目标图案的坐标点数据。

具体的，通过打标十字架图样，其打标速度较快，且比对校正时较为直观，可以快速地了解实际子图案与目标图案之间的误差情况。

以上的，在所述步骤S2中，目标图案的分割规则为：以矩阵分块的方式将目标图案分割为N个子图案。

以上的，在所述步骤S2中，所述目标图案以3*3的矩阵分块方式进行分割。

优选的，所述扫描头为坐标扫描仪。

具体的，坐标扫描仪可以获取实际图案的扫描图样上各点的坐标数据，从而能够直接将获取的数据与目标图案的数据进行比较，快速便捷地了解二者之间的误差情况。但由于坐标扫描仪价格十分昂贵，对于大幅地扫描，需要采用较大的坐标扫描仪。而采用上述方法，则可以使用小型坐标扫描仪来实现对实际图案的部分扫描后拼接，节省成本。

以上的，所述坐标扫描仪扫描实际子图案后，形成实际子图案的坐标数据，并发送至控制系统。

以上的，当目标图案分割为N个子图案时，各子图案与相邻的子图案的邻接边的坐标数据重合。

以上的，当子图案进行调整校正时，与该子图案相邻的子图案的邻接边坐标数据保持同步调整。

以上的，当完成子图案的调整校正后，将所述N个子图案拼接为目标图案时，以各子图案的坐标数据邻接边数据进行重合匹配，形成完整的目标图案，且各子图案的坐标数据汇合形成目标图案的坐标数据。

具体的，当目标图案进行分割时，分割后的各个子图案的邻接边与其相邻的子图案的邻接边坐标数据相同；当对某个子图案的坐标数据进行调整时，对子图案的邻接边坐标数据进行调整时，需对与其相邻的子图案的邻接边坐标数据做同步调整，使得当各子图案进行调整校正后，各子图案的邻接边坐标数据能匹配重合，使各子图案形成完成的目标图案，同时，各子图案的坐标数据以邻接边坐标数据重合匹配汇合成目标图案的坐标数据；实现各子图案的快速识别拼接，且拼接效果好。

本发明的有益效果：

本发明提供了一种激光打标系统的分割拼接校正方法，通过使用软件控制扫描头在打标纸上打出目标图案，再通过扫描头扫描获取打标纸上的实际图案，并存储至计算机。由软件读取实际图案，并与软件内存储的目标图案进行比对后，通过校正目标图案的坐标值，再次打标，往复循环，直至校正至目标图案与实际图案的满足预设的误差范围内，停止校正再拼接形成完整的目标图案。其具有操作便捷，能够有效地提高工作效率，减少校正工作量，降低成本的优点。

附图说明

图1为本发明提供的分割拼接校正方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。

如图1所示，本实施例提供了一种激光打标系统的分割拼接校正方法，包括依次连接的扫描头、控制系统和计算机；其中，控制系统用于接收计算机发送的指令，并发送控制指令至扫描头，驱动扫描头作业；所述方法包括以下步骤：

步骤S1：控制系统获取预设的目标图案，并控制打标组件在打标纸上进行打标作业，获得与目标图案对应的实际图案；在本实施例中，预设的目标图案为均匀分布有多个十字架图样的十字架图案，每个十字架图样对应一个坐标点信息；经打标组件打标后，在打标纸上形成实际打标出来的实际十字架图案；

步骤S2：将目标图案分割为N个子图案，并获取每个子图案的中心点坐标，同时将每个子图案的编号标记为(X_i，Y_j)；其中，i≤I，j≤J，N＝I*J且N≥2；在本实施例中，将目标图案：十字架图案以2*2的矩阵分块方式分割成4个子图案，即N＝4，并同时获取这4个子图案的中心点坐标，用以与扫描后的实际子图案的中心点进行重合匹配；另外，将这4个子图案的编号分别标记为(X₁，Y₁)、(X₂，Y₁)、(X₁，Y₂)和(X₂，Y₂)，其中，I＝2，J＝2；

步骤S3：将打标纸上的实际图案按照目标图案的分割规则，将实际图案分割为与4个子图案对应的4个实际子图案；即把实际图案分割同样以2*2的分割方式分割为4个实际子图案(即分割为4个待扫描的实际子图案区域，等待扫描头分区扫描)；

步骤S4：控制系统控制扫描头进行扫描作业，扫描头按照控制指令预设的编号顺序移动，对4个实际子图案依次进行扫描后，将扫描图像发送至控制系统；即扫描头按照从左往右、从上往下的顺序，依次对各个实际子图案进行扫描成像；

步骤S5：控制系统将接收到的4个实际子图案的扫描图像发送至计算机；

步骤S6：计算机读取4个实际子图案(X_i’，Y_j’)的扫描图像，并将每个实际子图案的扫描图像中心点与每个对应的子图案(X_i，Y_j)的中心点进行匹配重合，获取子图案(X_i，Y_j)与实际子图案(X_i’，Y_j’)的误差数据，形成4组误差数据；以第一个子图案为例，将第一个子图案(X₁，Y₁)与实际子图案(X₁’，Y₁’)的中心点进行匹配重合，则此时子图案与实际子图案重叠在一起，通过比对各个坐标点是否重合在一起，来获取两者的误差数据；由于一共有4个子图案，则会产生4组误差数据。

步骤S7：判断每组误差数据是否大于预设的误差范围阈值，将误差数据大于预设误差范围阈值的误差数据组标记为待调整组；同样以第一组误差数据为例，将第一组误差数据内的各坐标点差值与预设的误差范围阈值内的各对应坐标点差值进行比对，如果子图案与实际子图案的某个坐标点之间的差值大于预设的误差范围阈值的话，那么该组误差数据则被标记为待调整组，此时该组误差数据所对应的子图案的相应坐标点需进行修改调整。

步骤S8：将每个待调整组对应的子图案的坐标点数据进行调整，重复打标作业，直至所有待调整组的子图案与实际子图案的误差数据小于等于误差范围阈值，完成图案的校正；即，如果只有两组待调整组，则针对每组待调整组里需要调整的坐标数据进行调整，并通过打标后获取新的实际子图案，来加以验证是否校对成功；重复执行，直至两组待调整组都调整校正完毕后，再与其他组汇合拼接，形成调整后的目标图案。

其中，待调整组的调整校正方式如下：

S8-1：若误差数据大于误差范围阈值，则调整该组误差数据对应的子图案的各坐标点，并将新的子图案输出至控制系统；

S8-2：控制系统控制打标组件在打印纸上进行打标作业获得与新的子图案对应的新的实际子图案；

S8-3：扫描头获取该新的实际子图案的扫描图像，并发送至控制系统；

S8-4：计算机读取该新的实际子图案的扫描图像，并将该新的实际子图案的扫描图像的中心点与对应的子图案的中心点进行匹配重合，获取该子图案与该实际子图案的新的误差数据；

S8-5：判断该新的误差数据是否大于预设的误差范围阈值，若该新的误差数据大于误差范围阈值，则重复执行步骤S8-1～S8-4，直至该待调整组的误差数据小于等于误差范围阈值。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (5)

1.一种激光打标系统的分割拼接校正方法，包括依次连接的扫描头、控制系统和计算机；其中，控制系统用于接收计算机发送的指令，并发送控制指令至扫描头，驱动扫描头作业，所述扫描头为坐标扫描仪；其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤S1：控制系统获取预设的目标图案，并控制打标组件在打标纸上进行打标作业，获得与目标图案对应的实际图案；

步骤S2：将目标图案分割为N个子图案，并获取每个子图案的中心点坐标，同时将每个子图案的编号标记为（X_i，Y_j）；其中，i≤I，j≤J ，N=I*J 且N≥2；

步骤S3：将打标纸上的实际图案按照目标图案的分割规则，将实际图案分割为与N个子图案对应的N个实际子图案；

步骤S4：控制系统控制扫描头进行扫描作业，扫描头按照控制指令预设的编号顺序移动，对N个实际子图案依次进行扫描后，将扫描图像发送至控制系统；

步骤S5：控制系统将接收到的N个实际子图案的扫描图像发送至计算机；

步骤S6：计算机读取N个实际子图案（X_i’，Y_j’）的扫描图像，并将每个实际子图案的扫描图像中心点与每个对应的子图案（X_i，Y_j）的中心点进行匹配重合，获取子图案（X_i，Y_j）与实际子图案（X_i’，Y_j’）的误差数据，形成N组误差数据；

步骤S7：判断每组误差数据是否大于预设的误差范围阈值，将误差数据大于预设误差范围阈值的误差数据组标记为待调整组；

步骤S8：将每个待调整组对应的子图案的坐标点数据进行调整，重复打标作业，直至所有待调整组的子图案与实际子图案的误差数据小于等于误差范围阈值，完成图案的校正；

在所述步骤S8中，待调整组的调整校正方式如下：

S8-1：若误差数据大于误差范围阈值，则调整该组误差数据对应的子图案的各坐标点，并将新的子图案输出至控制系统；

S8-2：控制系统控制打标组件在打印纸上进行打标作业获得与新的子图案对应的新的实际子图案；

S8-3：扫描头获取该新的实际子图案的扫描图像，并发送至控制系统；

S8-4：计算机读取该新的实际子图案的扫描图像，并将该新的实际子图案的扫描图像的中心点与对应的子图案的中心点进行匹配重合，获取该子图案与该实际子图案的新的误差数据；

S8-5：判断该新的误差数据是否大于预设的误差范围阈值，若该新的误差数据大于误差范围阈值，则重复执行步骤S8-1~S8-4，直至该待调整组的误差数据小于等于误差范围阈值；

当目标图案分割为N个子图案时，各子图案与相邻的子图案的邻接边的坐标数据重合；

当子图案进行调整校正时，与该子图案相邻的子图案的邻接边坐标数据作同步调整；当完成子图案的调整校正后，将所述N个子图案拼接为目标图案时，以各子图案的坐标数据邻接边数据进行重合匹配，形成完整的目标图案，且各子图案的坐标数据汇合形成目标图案的坐标数据。

2.根据权利要求1所述的分割拼接校正方法，其特征在于，在所述步骤S1中，目标图案上每个点均设有对应的坐标信息，各点坐标信息形成目标图案的坐标数据。

3.根据权利要求1所述的分割拼接校正方法，其特征在于，在所述步骤S1中，所述目标图案为十字架图案，该十字架图案上均匀分布有多个十字架图样。

4.根据权利要求3所述的分割拼接校正方法，其特征在于，每个十字架图样对应设有一个坐标点，形成目标图案的坐标点数据。

5. 根据权利要求1所述的分割拼接校正方法，其特征在于， 在所述步骤S2中，目标图案的分割规则为：以矩阵分块的方式将目标图案分割为N个子图案。

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