CN102229025A

CN102229025A - 基于机器视觉的混合图形切割工艺

Info

Publication number: CN102229025A
Application number: CN2011101483119A
Authority: CN
Inventors: 王军; 张进; 唐太平; 唐凤; 宋义方
Original assignee: GUANGDONG HAN'S YUEMING LASER TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: GD HAN'S YUEMING LASER GROUP CO., LTD.
Priority date: 2011-06-02
Filing date: 2011-06-02
Publication date: 2011-11-02
Anticipated expiration: 2031-06-02
Also published as: CN102229025B

Abstract

本发明涉及一种基于机器视觉的混合图形切割工艺，包括：步骤11、手动控制移动摄像头定位，摄像头在目标物体有效范围内拍摄图案，设置每种图案的模板，记录各个图案的位置；步骤12、设计每种模板对应的矢量图形；步骤13、启动切割机，摄像头按各模板的顺序级别和记录的图案位置逐一移动到目标位置，每次移动后自动切割当前摄像头位置对应的图案，直至完成所有图案的切割。本发明还提供了另一种基于机器视觉的混合图形切割工艺。本发明基于机器视觉的混合图形切割工艺减少了手动操作步骤、自动化程度比较高，实现一次性批量化自动化完成混合图形切割。

Description

基于机器视觉的混合图形切割工艺

技术领域

本发明涉及激光加工技术领域，尤其涉及一种基于机器视觉的混合图形切割工艺。

背景技术

目前传统基于机器视觉的激光切割机的操作方法为：第一步、摄像头拍摄目标图案A，设置模板A；第二步、设计矢量图形，用户根据拍摄的图像设计需加工的矢量图形A；第三步、开始进行全自动摄像加工环节；该环节顺序为：摄像头自动查找目标图案A，查找成功后根据设计的图形A进行切割，完成或查找不成功到则自动移动摄像头到下一个区域，继续查找图案A，进行切割，如此直到没有匹配的目标为止。如图1所示，其为绘有单种图案的待切割物体，物体100表面绘有一种图案101，传统基于机器视觉的激光切割机的操作方法一般适用在如图1所示的单种图案加工的情况。

如图2所示，其为绘有多种图案的待切割物体。物体200表面绘有包括图案201、图案202、图案203及图案204等的混合图形。对于图2所示的物体，以目前的切割工艺而言，切割过程为：摄像***拍摄目标图案A，根据获得的图像设置对应于图案A的模板A，模板中记录用于机器视觉识别图案的参数，摄像***可根据模板来识别图案，模板还可用来生成矢量图形，通过软件设计矢量图形A，启动机器根据矢量图形A自动切割这种图案A，这样为一次操作；一次操作完成后，需手动移动摄像头的位置，摄像***拍摄另外一个目标图案B，再根据获得的图像设置模板B，设计图案B的矢量图形，启动机器自动切割图案B；......如此进行多个操作。

在如图2所示这样多种图案混合的情况下，采用目前的切割工艺进行切割的问题为：1.多个混合图形的切割比较繁琐，需要多次操作；2.全程需要手动干预，无法实现批量化自动加工。

发明内容

因此，本发明的目的在于解决现有的基于机器视觉的混合图形切割工艺全程需要手动干预、无法实现批量化加工的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供一种基于机器视觉的混合图形切割工艺，包括：步骤11、手动控制移动摄像头定位，摄像头在目标物体有效范围内拍摄图案，设置每种图案的模板，记录各个图案的位置；步骤12、设计每种模板对应的矢量图形；步骤13、启动切割机，摄像头按各模板的顺序级别和记录的图案位置逐一移动到目标位置，每次移动后自动切割当前摄像头位置对应的图案，直至完成所有图案的切割。

其中，步骤13中，每次移动后，摄像***将摄像头在当前位置拍摄的目标图案与所有模板一一进行匹配，获取匹配成功的目标图案的当前位置并根据相应的矢量图形进行自动切割。

其中，每次移动后，首先判断摄像头的位置是否超出加工幅面的范围。

本发明还提供了一种基于机器视觉的混合图形切割工艺，包括：步骤21、手动控制移动摄像头定位，摄像头在目标物体有效范围内拍摄图案，设置每种图案的模板；步骤22、设计每种模板对应的矢量图形；步骤23、设置加工的幅面范围，启动切割机，摄像头按区域有规律逐步移动，每步移动后自动切割当前摄像头位置对应的图案，直至完成所有图案的切割。

其中，步骤23中，每步移动后，摄像***将摄像头在当前位置拍摄的目标图案与所有模板一一进行匹配，获取匹配成功的目标图案的当前位置并根据相应的矢量图形进行自动切割。

其中，每步移动后，首先判断摄像头的位置是否超出加工幅面的范围。

综上所述，本发明基于机器视觉的混合图形切割工艺减少了手动操作步骤、自动化程度比较高，实现一次性批量化自动化完成混合图形切割。

附图说明

下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其他有益效果显而易见。

附图中，

图1为绘有单种图案的待切割物体；

图2为绘有多种图案的待切割物体；

图3为本发明基于机器视觉的混合图形切割工艺的工作原理示意图；

图4为本发明中一基于机器视觉的混合图形切割工艺的流程图；

图5为本发明中又一基于机器视觉的混合图形切割工艺的流程图；

图6为对应于图4的一较佳实施例的工艺流程图；

图7为对应于图5的一较佳实施例的工艺流程图；

图8为按图6所示工艺流程进行切割时摄像头的走向图；

图9为按图7所示工艺流程进行切割时摄像头的走向图；

图10为执行图6所示工艺流程图中的自动摄像加工环节的控制程序流程图；

图11为执行图7所示工艺流程图中的自动摄像加工环节的控制程序流程图。

具体实施方式

如图3所示，其为本发明基于机器视觉的混合图形切割工艺的工作原理示意图。使用本发明的切割工艺时，首先在激光切割机控制***的软件上做好设计准备工作，然后启动机器，具有混合图案的待切割的目标物体53(目标图案可以为任意图案，假设目标图案为圆形图案、方形图案、三角形图案)可由工作平台52进行送料，激光切割头与摄像***51在激光切割机的横梁导轨上作同步运动，摄像***51首先识别工作平台52表面上的目标物体53，确定各种参数，然后机器根据摄像***51所获取的数据给激光切割头发送指令，激光切割头开始切割工作。图3中虚线部分表示摄像***51的摄像头的有效拍摄范围54，其随摄像***51的移动而变化位置，通过逐步移动摄像***51来逐步拍摄待切割的目标物体53的整个表面，从而实现对待切割的目标物体53的整个表面的机器视觉识别。

如图4、6及8所示，图4为本发明中一基于机器视觉的混合图形切割工艺的流程图，图6为对应于图4的一较佳实施例的工艺流程图，图8为按图6所示工艺流程进行切割时摄像头的走向图。图4所示的基于机器视觉的混合图形切割工艺包括：

步骤11、手动控制移动摄像头定位，摄像头在目标物体有效范围内拍摄图案，设置每种图案的模板，记录各个图案的位置。例如，摄像头拍摄圆形图案A，设置图案A的模板，产生模板A，同时记录保存各圆形图案的位置；手动移动摄像头的位置，在当前范围内拍摄方形图案B，设置图案B的模板，产生模板B，记录保存各方形图案的位置；再手动移动摄像头的位置，设置三角形图案C的模板，产生模板C，记录保存各三角形图案C的位置。

步骤12、设计每种模板对应的矢量图形。根据模板设计矢量图形，设计每种模板对应的矢量图形。这里根据拍摄到的图像分别设计矢量图形A、矢量图形B及矢量图形C，分别对应于模板A、模板B及模板C。

步骤13、启动切割机，摄像头按各模板的顺序级别和记录的图案位置逐一移动到目标位置，每次移动后自动切割当前摄像头位置对应的图案，直至完成所有图案的切割。步骤13中，每次移动后，摄像***将摄像头在当前位置拍摄的目标图案与所有模板一一进行匹配，获取匹配成功的目标图案的当前位置并根据相应的矢量图形进行自动切割；每次移动后，首先判断摄像头的位置是否超出加工幅面的范围。此步骤中开始进行自动摄像加工环节，启动机器后该环节顺序为：摄像头根据模板的顺序级别和记录的位置参数移动到目标位置，自动查找与模板X(注：X为某一个)相匹配的图案X，查找成功根据设计的相对应矢量图形X进行切割，完成则根据记录的位置参数自动移动摄像头，继续查找其他图案进行切割，直至完成。

按照此工艺流程操作，由于摄像头为按预先保存的各图案的位置移动，因此形成如图8所示的摄像头走向图。图8中的箭头走向表示摄像头按所记录保存的位置自动移动到目标位置。使用图4所示的切割工艺，只需进行一次性手动操作：设置每种图案的模板，手动移动摄像头记录保存各个图案的位置，设计每种模板相对应的矢量图形。然后就可以启动机器，按之前记录的位置移动摄像头进行自动切割混合图案，实现一次性批量化自动化完成混合图形的切割。

如图5、7及9所示，图5为本发明中又一基于机器视觉的混合图形切割工艺的流程图，图7为对应于图5的一较佳实施例的工艺流程图，图9为按图7所示工艺流程进行切割时摄像头的走向图。图5所示的基于机器视觉的混合图形切割工艺包括：

步骤21、手动控制移动摄像头定位，摄像头在目标物体有效范围内拍摄图案，设置每种图案的模板。例如，摄像头拍摄圆形图案A，设置图案A的模板，产生模板A；手动控制移动摄像头的位置，拍摄方形图案B，设置图案B的模板，产生模板B；再手动移动摄像头的位置，设置三角形图案C的模板，产生模板C。

步骤22、设计每种模板对应的矢量图形。根据模板设计矢量图形，设计每种模板对应的矢量图形。根据拍摄到的图像分别设计矢量图形A、矢量图形B及矢量图形C，分别对应于模板A、模板B及模板C。

步骤23、设置加工的幅面范围，启动切割机，摄像头按区域有规律逐步移动，每步移动后自动切割当前摄像头位置对应的图案，直至完成所有图案的切割。步骤23中，每步移动后，摄像***将摄像头在当前位置拍摄的目标图案与所有模板一一进行匹配，获取匹配成功的目标图案的当前位置并根据相应的矢量图形进行自动切割；每步移动后，首先判断摄像头的位置是否超出加工幅面的范围。此步骤中开始进行自动摄像加工环节，首先设置加工的幅面范围，启动机器后该环节顺序为：摄像头在当前点逐步移动，自动查找与模板X(注：X为某一个)相匹配的图案X，查找成功根据设计的相对应矢量图形X进行切割，完成则从当前位置逐步自动移动摄像头，继续查找其他图案进行切割，直至完成。

按照此工艺流程操作，摄像头为按区域有规律逐步移动，形成如图9所示的摄像头走向图。图9中的箭头走向表示摄像头按从左到右(或从右到左)的顺序有规律的逐步按区域移动。除按图9的方式外，也可采用其它规律移动摄像头，如从上到下或从下到上，只要最终摄像头移动经过了整个加工区域即可。使用图5所示的切割工艺，只需进行一次性手动操作：设置每种图像的模板，设计每种模板相对应的矢量图形，设置加工幅面区域。然后就可以启动机器，按区域有规律的移动摄像头进行自动切割混合图案，实现一次性批量化自动化完成混合图形的切割。

图4和图5所示的基于机器视觉的混合图形切割工艺都仅需一次性的手动操作，在不同程度上减少了一些手动操作步骤，自动化程度比较高；可以有效处理混合图形的切割问题，做到一次性批量化自动化完成。

本发明基于机器视觉的混合图形切割工艺在执行图6或图7的工艺流程的自动摄像加工环节时(对应于图4中的步骤13或图5中的步骤23)，可利用软件程序控制切割机一次性完成，其控制机理为：程序获取所有模板的参数值和图案加工位置参数，确定模板的切割先后顺序，并获得启动指令后，开始寻获目标图案；根据模板的参数，识别所需的目标图案后，再确定当前的位置和参数，同时获取与图案相对应的矢量图形参数，开始切割图案，直到没有匹配的目标图案为止。具体参见图10，其为执行图6所示工艺流程图中的自动摄像加工环节的控制程序流程图，显示了根据预先记录的图案位置进行自动摄像加工控制的流程；以及参见图11，其为执行图7所示工艺流程图中的自动摄像加工环节的控制程序流程图，显示了按区域移动摄像头进行自动摄像加工控制的流程。

以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本发明后附的权利要求的保护范围。

Claims

1.一种基于机器视觉的混合图形切割工艺，其特征在于，包括：

步骤11、手动控制移动摄像头定位，摄像头在目标物体有效范围内拍摄图案，设置每种图案的模板，记录各个图案的位置；

步骤12、设计每种模板对应的矢量图形；

步骤13、启动切割机，摄像头按各模板的顺序级别和记录的图案位置逐一移动到目标位置，每次移动后自动切割当前摄像头位置对应的图案，直至完成所有图案的切割。

2.如权利要求1所述的基于机器视觉的混合图形切割工艺，其特征在于，步骤13中，每次移动后，摄像***将摄像头在当前位置拍摄的目标图案与所有模板一一进行匹配，获取匹配成功的目标图案的当前位置并根据相应的矢量图形进行自动切割。

3.如权利要求2所述的基于机器视觉的混合图形切割工艺，其特征在于，每次移动后，首先判断摄像头的位置是否超出加工幅面的范围。

4.一种基于机器视觉的混合图形切割工艺，其特征在于，包括：

步骤21、手动控制移动摄像头定位，摄像头在目标物体有效范围内拍摄图案，设置每种图案的模板；

步骤22、设计每种模板对应的矢量图形；

步骤23、设置加工的幅面范围，启动切割机，摄像头按区域有规律逐步移动，每步移动后自动切割当前摄像头位置对应的图案，直至完成所有图案的切割。

5.如权利要求4所述的基于机器视觉的混合图形切割工艺，其特征在于，步骤23中，每步移动后，摄像***将摄像头在当前位置拍摄的目标图案与所有模板一一进行匹配，获取匹配成功的目标图案的当前位置并根据相应的矢量图形进行自动切割。

6.如权利要求5所述的基于机器视觉的混合图形切割工艺，其特征在于，每步移动后，首先判断摄像头的位置是否超出加工幅面的范围。