本發(fā)明涉及激光打標技術領域，特別是涉及一種基于ccd導航定位的激光打標方法。

背景技術：

激光打標是激光加工最大的應用領域之一，激光打標是利用高能量密度的激光對工件進行局部照射，使表層材料汽化或發(fā)生顏色變化的化學反應，從而留下永久性標記的一種方法。激光打標可以打出各種文字、符號和圖案等，對產(chǎn)品的防偽和產(chǎn)品的追溯有特殊的意義。

隨著國內(nèi)工業(yè)2020、國外工業(yè)4.0以及物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，工廠對產(chǎn)品的追溯和管理日益重視，如原料的采購、產(chǎn)品過程和工藝、產(chǎn)品批次、生產(chǎn)廠家、生產(chǎn)日期、產(chǎn)品去向等信息，這些都可以通過生成二維碼，通過激光打標雕刻在產(chǎn)品表面得以解決。同時隨著產(chǎn)品加工的精細化，對產(chǎn)品打標的位置精準度提出了更高的要求。因此ccd定位打標得到了日益廣泛的應用。一般的ccd定位打標需要以產(chǎn)品cad圖為基準，但在現(xiàn)實生產(chǎn)中客戶往往沒有產(chǎn)品的cad圖，比如pcb板行業(yè)，這會大大限制激光打標的應用范圍。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種基于ccd導航定位的激光打標方法，實現(xiàn)在沒有cad圖的前提下進行打標作業(yè)，拓展了現(xiàn)有的激光打標機的應用范圍。

為解決上述技術問題，本發(fā)明實施例提供了一種基于ccd導航定位的激光打標方法，包括：

步驟1，對ccd相機與載物平臺進行校正，使得所述ccd相機的像素坐標與所述載物平臺的坐標系關聯(lián)；

步驟2，對所述ccd相機與振鏡進行校正，使得所述ccd相機的位置與所述振鏡的位置相關聯(lián)；

步驟3，進行打標樣品定位點與打標位置點的導航，生成所述打標樣品的定位打標信息圖。

其中，所述步驟1，包括：

將標定圖像放在所述ccd相機視野中；

以所述標定圖像為模板，捕捉所述標定圖像中心點；

將所述標定圖像移到所述ccd相機視野的右下方并對標定圖像進行中心捕捉；

按照預設的載物平臺運動距離，移動所述載物平臺，并對所述標定物進行中心捕捉；

對所述ccd相機的像素坐標系與所述載物平臺的坐標系進行轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)坐標系統(tǒng)一。

其中，所述標定圖像為點標記圖像或正方形標記圖像。

其中，所述步驟2，包括：

將校正紙放在所述載物平臺上；

所述振鏡在打標范圍的中心點處通過激光在所述校正紙上打一個十字叉a點，然后在所述點a的左側(cè)按預設距離打十字叉點b和右側(cè)按預設距離打十字叉c點；

將所述a點移動到所述ccd相機視野中，對所述a點做模板；

分別通過所述ccd相機捕捉所述a點、所述b點和所述c點的中心；

將所述相機位置與所述振鏡位置進行關聯(lián)。

其中，所述進行打標樣品定位點與打標位置點的導航，生成所述打標樣品的定位打標信息圖，為手動導航進行所述打標樣品定位點與所述打標位置點的導航，生成所述打標樣品的定位打標信息圖，或拼圖導航圖進行所述打標樣品定位點與所述打標位置點的導航，生成所述打標樣品的定位打標信息圖。

其中，所述手動導航進行所述打標樣品定位點與所述打標位置點的導航，生成所述打標樣品的定位打標信息圖，包括：

確定定位點位置，移動所述載物平臺使所述ccd相機中心與所述打標樣品定位點的m1點中心重合點擊確認，移動平臺使所述ccd相機中心與所述打標樣品定位點的m2點中心重合點擊確認，移動平臺使相機中心與所述打標樣品定位點的m3中心重合點擊確認；

確定打標位置，移動所述載物平臺使所述ccd相機中心與所述打標位置點的p1點中心重合并點擊確認，移動所述載物平臺使所述ccd相機中心與所述打標位置點的p2點中心重合并點擊確認；

生成所述打標樣品的定位打標信息圖；

進行所述樣品定位點與所述載物平臺坐標的關聯(lián)。

其中，所述m1點、所述m2點、所述m3點位于所構成等腰直角三角形的頂點。

其中，所述拼圖導航圖進行所述打標樣品定位點與所述打標位置點的導航，生成所述打標樣品的定位打標信息圖，包括：

測量所述ccd相機視野范圍；

移動所述載物平臺，使所述打標樣品左上角位于相機視野中；

設置所述打標樣品尺寸；

設置所述載物平臺在所述ccd相機每次拍照后在x方向與y方向的移動距離；

點擊所述ccd相機拍照生成的圖片并進行拼圖；

在所述拼圖上選擇定位點并進行命名，在所述拼圖上選擇打標區(qū)域，并進行命名；

生成所述打標樣品的定位打標信息圖；

進行所述樣品定位點與所述載物平臺坐標的關聯(lián)。

其中，相鄰所述圖片的重疊寬度為1mm～2mm。

其中，所述ccd相機每次拍照后在x方向或y方向的移動距離相等。

本發(fā)明實施例所提供的基于ccd導航定位的激光打標方法，與現(xiàn)有技術相比，具有以下優(yōu)點：

本發(fā)明實施例提供的基于ccd導航定位的激光打標方法，包括：

步驟1，對ccd相機與載物平臺進行校正，使得所述ccd相機的像素坐標與所述載物平臺的坐標系關聯(lián)；

步驟2，對所述ccd相機與振鏡進行校正，使得所述ccd相機的位置與所述振鏡的位置相關聯(lián)；

步驟3，進行打標樣品定位點與打標位置點的導航，生成所述打標樣品的定位打標信息圖。

所述基于ccd導航定位的激光打標方法，通過ccd相機與載物平臺、振鏡分別進行校正，實現(xiàn)ccd相機的像素坐標與載物平臺的坐標系關聯(lián)、振鏡的位置相關聯(lián)，然后進行打標樣品定位點與打標位置點的導航，生成打標樣品的定位打標信息圖，這樣的定位打標信息圖由于類似樣品的定位打標信息cad圖，實現(xiàn)在沒有樣品cad圖的定位打標信息情況下的精準定位打標，提高了現(xiàn)有的激光打標機臺的使用范圍，同時由于無需進行對現(xiàn)有的激光打標機臺的硬件改造，使用成本較低。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例提供的基于ccd導航定位的激光打標方法的一種具體實施方式的步驟流程示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例提供的基于ccd導航定位的激光打標方法中的打標機臺機械結構示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例提供的基于ccd導航定位的激光打標方法中ccd相機與載物平臺校正的示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例提供的基于ccd導航定位的激光打標方法中一種獲取定位打標信息圖的導航示意圖；

圖5為本發(fā)明實施例提供的基于ccd導航定位的激光打標方法中另一種獲取定位打標信息圖的導航示意圖。

具體實施方式

下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

請參考圖1～圖5，圖1為本發(fā)明實施例提供的基于ccd導航定位的激光打標方法的一種具體實施方式的步驟流程示意圖；圖2為本發(fā)明實施例提供的基于ccd導航定位的激光打標方法中的打標機臺機械結構示意圖；圖3為本發(fā)明實施例提供的基于ccd導航定位的激光打標方法中ccd相機與載物平臺校正的示意圖；圖4為本發(fā)明實施例提供的基于ccd導航定位的激光打標方法中一種獲取定位打標信息圖的導航示意圖；圖5為本發(fā)明實施例提供的基于ccd導航定位的激光打標方法中另一種獲取定位打標信息圖的導航示意圖。

在一種具體實施方式中，所述基于ccd導航定位的激光打標方法，包括：

步驟1，對ccd相機與載物平臺進行校正，使得所述ccd相機的像素坐標與所述載物平臺的坐標系關聯(lián)；便于后期進行定位導航。

步驟2，對所述ccd相機與振鏡進行校正，使得所述ccd相機的位置與所述振鏡的位置相關聯(lián)；

步驟3，進行打標樣品定位點與打標位置點的導航，生成所述打標樣品的定位打標信息圖，通過上述的兩種校正實現(xiàn)了三者之間位置的確定以及坐標的統(tǒng)一換算，而通過步驟3，進行打標樣品定位點與打標位置點的導航，在振鏡以及ccd相機中確定了打標點的位置，生成所述打標樣品的定位打標信息圖，這種定位打標信息圖類似于現(xiàn)有的樣品的定位打標信息cad圖，通過該定位打標信息圖可以實現(xiàn)振鏡精確定位打標。

通過ccd相機與載物平臺、振鏡分別進行校正，實現(xiàn)ccd相機的像素坐標與載物平臺的坐標系關聯(lián)、振鏡的位置相關聯(lián)，然后進行打標樣品定位點與打標位置點的導航，生成打標樣品的定位打標信息圖，這樣的定位打標信息圖由于類似樣品的定位打標信息cad圖，實現(xiàn)在沒有樣品cad圖的定位打標信息情況下的精準定位打標，提高了現(xiàn)有的激光打標機臺的使用范圍。同時，由于無需進行對現(xiàn)有的激光打標機臺的硬件改造，使用成本較低。

圖2為本發(fā)明中所用打標機臺機械結構圖，其中1為x軸、2為y軸、3為z軸、4為大理石平臺、5為載物平臺、6為振鏡頭、7為相機。在打標過程中將打標樣品放在載物平臺上，z軸用于激光焦點調(diào)節(jié)，相機用于定位，振鏡頭用于激光打標，x軸與y軸帶動載物平臺進行運動。

對于ccd相機與載物平臺之間的坐標系關聯(lián)的方法，在一種實施例中，所述步驟1，包括：

將標定圖像放在所述ccd相機視野中；

以所述標定圖像為模板，捕捉所述標定圖像中心點；

將所述標定圖像移到所述ccd相機視野的右下方并對標定圖像進行中心捕捉；

按照預設的載物平臺運動距離，移動所述載物平臺，并對所述標定物進行中心捕捉；

對所述ccd相機的像素坐標系與所述載物平臺的坐標系進行轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)坐標系統(tǒng)一。

相機與載物平臺的校正原理如下：

以ccd相機的像素為500萬像素為例，如圖3所示，500萬相機分辨率為2448*2048，表示每行的像元數(shù)量是2448，像元的行數(shù)是2048。設a點的像素坐標為為a(xa,ya)，b點的像素坐標為b(xb,yb)，c點的像素坐標為c(xc,yc)。a點所對應的機臺坐標為a(x'a,y′a)，b點所對應的機臺坐標為b(x'b,y′b)，c點所對應的機臺坐標為c(x'c,y′c)。通過兩個坐標系中三個點的坐標對應即可求出兩個坐標系的一一對應關系，實現(xiàn)兩個坐標系的統(tǒng)一。

本發(fā)明對于標定圖像不做具體限定，目的是在ccd相機的圖片以及機臺中，通過測定在二者各自系統(tǒng)中的實際的距離差值，實現(xiàn)坐標的換算，本發(fā)明對于其形狀以及數(shù)量不做具體限定，一般所述標定圖像為點標記圖像或正方形標記圖像。

而對于ccd相機與振鏡的方法，本發(fā)明不作限定，在一實施例中，所述步驟2，包括：

將校正紙放在所述載物平臺上；由于校正紙的厚度對整個激光打標的影響可以忽略不計，使用校正紙模擬激光打標的過程，實現(xiàn)振鏡與ccd相機位置的關聯(lián)。如果打標對象具有一定的厚度，會自動對振鏡、ccd相機的高度進行校正，補償該厚度帶來的誤差。

所述振鏡在打標范圍的中心點處通過激光在所述校正紙上打一個十字叉a點，然后在所述點a的左側(cè)按預設距離打十字叉點b和右側(cè)按預設距離打十字叉c點；

將所述a點移動到所述ccd相機視野中，對所述a點做模板；

分別通過所述ccd相機捕捉所述a點、所述b點和所述c點的中心；

將所述相機位置與所述振鏡位置進行關聯(lián)。

本發(fā)明中，ccd相機與振鏡校正的原理，在一個實施例中，振鏡打標a點時所對應的機床坐標為a(xa,ya)，相機捕捉a點中心是所對應的機床坐標為a(x'a,y'a)，通過此兩個坐標即可求出振鏡與相機之間的位置相對關系(說明：此處a(x'a,y'a)為相機中心與a點中心重合時的坐標)。通過捕捉b點中心與c點中心可以得出振鏡坐標系與機床坐標系之間的角度(理想情況下振鏡坐標系與機床坐標系之間的角度為零，但因為機械裝配與機加件的原因?qū)е抡耒R坐標系與機床坐標系之間的角度不為零)。

在實際激光打標的過程中，打標樣品定位點與打標位置點的導航，是指打標樣品在ccd相機圖像中進行顯示，類似于地圖的全貌，然后確定定位點與打標位置點，即獲得了打標的信息圖，而根據(jù)打標樣品的定位打標信息復雜程度，本發(fā)明中，所述進行打標樣品定位點與打標位置點的導航，生成所述打標樣品的定位打標信息圖，一般為手動導航進行所述打標樣品定位點與所述打標位置點的導航，生成所述打標樣品的定位打標信息，或拼圖導航圖進行所述打標樣品定位點與所述打標位置點的導航，生成所述打標樣品的定位打標信息。

即手動導航一般應用于所打樣品較為簡單的情況，拼圖導航應用于所打樣品較為復雜的情況。

對于手動導航，一般用于打標樣品的打標點較少的情況，在一個實施例中，如圖4所示，所述手動導航進行所述打標樣品定位點與所述打標位置點的導航，生成所述打標樣品的定位打標信息圖，包括：

確定定位點位置，移動所述載物平臺使所述ccd相機中心與所述打標樣品定位點的m1點中心重合點擊確認，移動平臺使所述ccd相機中心與所述打標樣品定位點的m2點中心重合點擊確認，移動平臺使相機中心與所述打標樣品定位點的m3中心重合點擊確認；

確定打標位置，移動所述載物平臺使所述ccd相機中心與所述打標定位點的p1點中心重合并點擊確認，移動所述載物平臺使所述ccd相機中心與所述打標定位點的p2點中心重合并點擊確認；

生成所述打標樣品的定位打標信息圖；

進行所述樣品定位點與所述載物平臺坐標的關聯(lián)。

通過ccd相機的中心與m1點、m2點和m3點的中心重合確認，確定了打標樣品的定位點，再通過與打標位置點p1、p2重合確認，然后再生成定位打標信息圖，利用該定位打標信息圖進行打標作業(yè)。本發(fā)明中的打標的定位點的確認，用于確定后續(xù)樣品的放置位置和方向，以此為基準，推斷出需要打標的位置點的坐標，實現(xiàn)打標樣品的定位打標信息圖的生成。

需要指出的是，本發(fā)明中對于m1點、m2點和m3點的選定方法不做限定，只要是能夠?qū)Υ驑藰悠愤M行定位即可。

在一實施例中，所述m1點、所述m2點、所述m3點位于所構成等腰直角三角形的頂點，即以m2點為直角三角形的頂點，m1m2和m2m3為兩條直角邊。

通過以上步驟后同一型號產(chǎn)品只要保證其產(chǎn)品重復性即可實現(xiàn)激光精準打標，即同一產(chǎn)品只要進行一次手動導航。

而對于拼圖導航，就是使用多次拍照獲得多幅圖像實現(xiàn)，適用于打標點較多的打標樣品，這時如果使用手動導航的方式，會非常復雜，打標效率定位打標信息獲得的情況，所述拼圖導航圖進行所述打標樣品定位點與所述打標位置點的導航，生成所述打標樣品的定位打標信息圖，包括：

測量所述ccd相機視野范圍；

移動所述載物平臺，使所述打標樣品左上角位于相機視野中；

設置所述打標樣品尺寸；

設置所述載物平臺在所述ccd相機每次拍照后在x方向與y方向的移動距離；

點擊所述ccd相機拍照生成的圖片并進行拼圖；

在所述拼圖上選擇定位點并進行命名，在所述拼圖上選擇打標區(qū)域，并進行命名；

生成所述打標樣品的定位打標信息圖；

進行所述樣品定位點與所述載物平臺坐標的關聯(lián)。

在一個具體實施例中，拼圖導航包括：

第一步：測量ccd相機視野范圍，ccd相機視野范圍為25mm*20mm(同一機臺在相機、相機鏡頭、接圈等硬件不變的情況下相機視野范圍保持不變)；

第二步：移動載物平臺，使打標樣品左上角位于相機視野中，如圖5中p1所示；

第三步：設置打標樣品尺寸，圖5中打標樣品尺寸為110mm*50mm；

第四步：設置平臺每次拍照后x方向與y方向移動距離，圖5中x方向移動距離為23mm，y方向移動距離為18mm；

第五步：點擊開始拼圖，圖5中機臺將進行15次拍照，分別為p1～p15，圖5中斜線部分為拼圖重疊區(qū)，拼圖時因盡量減小拼圖重疊區(qū)的面積；

第六步：在所生成的拼圖上選擇mark點，分別命名為m1、m2、m3；

第七步：在所生成的拼圖上選擇打標區(qū)域，分別命名為p1、p2、…、pn；

第八步：通過以上步驟即完成了打標樣品定位點與打標位置點的導航，即生成了樣品的定位打標信息圖，類似于現(xiàn)有的樣品的定位打標cad圖；

第九步：樣品定位點與平臺坐標的關聯(lián)，即設置定位點拍照位置。

在本發(fā)明中，為了保證在拍照過程中，不會有遺漏的地區(qū)沒有被拍到，相鄰的圖片必須進行重疊，這種重疊是指與周圍所有緊鄰的圖片發(fā)生重疊。另一方面，如果重疊區(qū)域過大，會造成浪費，因此在拼圖時也會盡量減小圖片的重疊區(qū)域的面積，同時由于激光打標機的移動精確度非常高，一般相鄰所述圖片的重疊寬度為1mm～2mm。

需要指出的是，本發(fā)明對于相鄰圖片的重疊寬度不做具體限定。

由于打標位置的數(shù)量較少時，使用手動導航即可完成，而打標位置的數(shù)量很多時，使用拼圖導航會提高效率，拼圖導航中使用的圖片可以是幾十甚至是幾百張圖片，為了減少參數(shù)的設定，簡化打標的工藝步驟，提高打標效率，所述ccd相機每次拍照后在x方向或y方向的移動距離相等，這里的移動距離相等是指在x方向或y方向的單一方向的移動距離相等，因為，每次在ccd相機每次拍照后，一般只在x方向或y方向發(fā)生移動。

需要指出的是，在本發(fā)明中，可以是進行行拍照，即完成一行的拍照后，即在x方向移動到終點后，再進行一次y方向的移動，然后進行另一行的x方向移動，也可以是進行列，即每次拍照時，有限進行y方向的拍照，從樣品的y方向的一端到另一端，然后進行x方向的移動，進行另一列的拍照，本發(fā)明對于ccd相機的拍照方式不做具體限定，對ccd相機的成像尺寸以及中的圖片的數(shù)量不做具體限定。

通過以上步驟后同一型號產(chǎn)品只要保證其產(chǎn)品重復性即可實現(xiàn)激光精準打標，即同一產(chǎn)品只要進行一次拼圖導航。

本發(fā)明中拼圖導航的原理：通過先前的相機與平臺的校正，相機視野中任何像素坐標點均能關聯(lián)與之對應的平臺坐標。如圖5所示，中p1拍照時的平臺坐標為(xp1,yp1)，設此平臺坐標值對應p1中像素坐標的原點(0,0)，則p1中的像素坐標均以平臺坐標(xp1,yp1)為基準與之對應。以此類推，p1至p15中的像素點均可以通過平臺坐標與之關聯(lián)。因此拼圖后通過選擇mark點和打標位置可以生成類似于樣品定位打標信息的cad圖從而實現(xiàn)精準定位打標。

需要指出的是，本發(fā)明對于ccd相機以及拍照限度不做具體限定，可以根據(jù)不同的打標精度選擇不同精度的ccd相機。

綜上所述，本發(fā)明實施例提供的基于ccd導航定位的激光打標方法，通過ccd相機與載物平臺、振鏡分別進行校正，實現(xiàn)ccd相機的像素坐標與載物平臺的坐標系關聯(lián)、振鏡的位置相關聯(lián)，然后進行打標樣品定位點與打標位置點的導航，生成打標樣品的定位打標信息圖，這樣的定位打標信息圖由于類似現(xiàn)有的樣品的定位打標信息cad圖，實現(xiàn)了在沒有樣品cad圖的定位打標信息情況下的精準定位打標，提高了現(xiàn)有的激光打標機臺的使用范圍，同時由于無需進行對現(xiàn)有的激光打標機臺的硬件改造，使用成本較低。

以上對本發(fā)明所提供的基于ccd導航定位的激光打標方法進行了詳細介紹。本文中應用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發(fā)明權利要求的保護范圍內(nèi)。