專利名稱：主從式相機配置的智能激光切割系統(tǒng)及其切割方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種采用機器視覺的智能數(shù)控裝置，尤其涉及一種采用主從式關(guān)聯(lián)作
用的智能激光切割系統(tǒng)及利用其進(jìn)行激光切割的方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的基于主控制器的激光切割加工機中，把需要加工目標(biāo)位置點的設(shè)計中心標(biāo) 志點坐標(biāo)點(Mark點)預(yù)先記錄在加工程序(NG代碼)中，然后由主控制器解釋這個代碼程 序，實現(xiàn)定位運動控制，同步實現(xiàn)照射激光的工步。(參見專利文獻(xiàn)日本特開2000-343260 號公報)。隨著精待切割對象小型化的快速發(fā)展，其精定位技術(shù)需求越來越高。鑒于微小 加工對象的激光切割有效范圍很小，加工部位中心標(biāo)志點坐標(biāo)(Mark點)在公差范圍內(nèi)的 偏差和微小對象放置位置的偏移等因素，通常會發(fā)生加工位置較大范圍偏離的情況。另 外，針對大尺寸待切割對象的自由曲線輪廓，采用預(yù)處理Mark點的數(shù)控加工方式，已不能 滿足曲線輪廓精度需求。因此，為了確定加工對象的精確位置，可采用電荷耦合元件(CCD: Charge-coupled Device)照相機和圖像處理的方式，將圖像位置數(shù)據(jù)反饋給主控制器，預(yù) 先對加工中心標(biāo)志點位置進(jìn)行精度修正與補償。但是，有關(guān)相機的像素和處理速度會影響 到反饋位置的準(zhǔn)確度，特別是在相機鏡頭光軸中心遠(yuǎn)端，畸變現(xiàn)象較為嚴(yán)重，圖像處理結(jié)果 會受到較大影響。當(dāng)然，提高相機分辨率和做相機鏡頭畸變預(yù)處理，是一種解決手段，但是 前者花費較大，后者處理步驟繁瑣，并非最優(yōu)的處理方式。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種主從式相機配置的智能激光切割系統(tǒng)，其采用兩個 智能相機，按主從式配置，實現(xiàn)全局初定位與局部精定位的測量與檢測控制，可以對各種尺 寸加工對象進(jìn)行高效率及高精度的激光切割； 本發(fā)明的另一目的在于，提供一種利用上述主從式相機配置的智能激光切割系統(tǒng) 進(jìn)行切割的方法，該方法能對各種尺寸加工對象產(chǎn)生了中心標(biāo)志點坐標(biāo)Mark點位置偏移、 或放置位置發(fā)生偏移的情況，進(jìn)行圖像位置校正，將相機作為圖像處理位置傳感器，從而組 成閉環(huán)的主控制器，進(jìn)行高效率并且高精度的激光切割加工。 為實現(xiàn)在上述目的，本發(fā)明提供一種主從式相機配置的智能激光切割系統(tǒng)，其包 括位于底部的工作臺、設(shè)于工作臺上方的小車頭、與該小車頭固定安裝的局部從相機及激 光頭、懸置于頂部的全局主相機、對該全局主相機與局部從相機進(jìn)行圖像監(jiān)視的監(jiān)視終端、 與全局主相機電性連接的主控制器、及由主控制器控制并與工作臺及小車頭連接的驅(qū)動電 機，該全局主相機的鏡頭視界包括整個工作臺，驅(qū)動電機驅(qū)動小車頭運動，局部從相機隨小 車頭同步運動，對工作臺進(jìn)行局部圖像采集。 所述小車頭包括一橫梁導(dǎo)軌、及位于該橫梁導(dǎo)軌兩端的橫梁支撐，激光頭與局部
從相機固定于該橫梁導(dǎo)軌上，驅(qū)動電機驅(qū)動橫梁支撐帶動橫梁導(dǎo)軌進(jìn)行運動。 所述全局主相機與局部從相機均安裝有與之適配的調(diào)焦鏡頭，該全局主相機與局部從相機將圖像采集結(jié)果通過各自的視頻接口連接至監(jiān)視終端。 所述全局主相機和局部從相機分別負(fù)責(zé)全局和局部幾何特征數(shù)字圖像的拍攝和 中心標(biāo)志點坐標(biāo)解算，并采用模板匹配或邊緣檢測的方法解算定位幾何特征的中心標(biāo)志點 坐標(biāo)，全局主相機的處理結(jié)果為初定位或初測量，該處理結(jié)果傳送至主控制器實現(xiàn)粗略定 位，保證幾何特征的中心標(biāo)志點落于局部從相機視野中，局部從相機再拍攝中心標(biāo)志點，解 算出更精確的坐標(biāo)地址，實現(xiàn)主控制器的修正運動。 所述激光頭下方設(shè)有與之配套的電鏡反射鏡、及照射透鏡；工作臺上設(shè)有一加工 蜂窩底板、及固定于該加工蜂窩底板上的蜂窩金屬體，該加工蜂窩底板及蜂窩金屬體將待 切割對象吸附于工作臺上進(jìn)行切割加工。 進(jìn)一步還包括與主控制器電性連接的PC終端、及數(shù)控面板。 本發(fā)明還提供一種利用上述主從式相機配置的智能激光切割系統(tǒng)進(jìn)行切割的方 法，該方法包括 步驟1、提供具有主從式相機配置的智能激光切割系統(tǒng)； 步驟2、對主從式相機配置的智能激光切割系統(tǒng)內(nèi)的主控制器進(jìn)行初始化設(shè)置；
步驟3、將待切割對象置于工作臺上，通過全局主相機拍攝獲取工作臺全景數(shù)字圖 像； 步驟4、采用模板匹配或邊緣檢測的方法解算定位幾何特征的中心標(biāo)志點坐標(biāo)，將 中心標(biāo)志點坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為小車頭運動的目標(biāo)地址，并移動小車頭使之初定位于中心標(biāo)志點；
步驟5、采用局部從相機獲取幾何特征部分的局部數(shù)字圖像，并解算出此時的中心 標(biāo)志點坐標(biāo)； 步驟6、將步驟5中的中心標(biāo)志點坐標(biāo)作為小車頭二次運動的目標(biāo)地址，移動小車 頭使局部從相機軸線與該中心標(biāo)志點坐標(biāo)重合，實現(xiàn)激光頭的精確定位；
步驟7、主控制器對該精確定位進(jìn)行精度檢測，當(dāng)精度滿足要求時，將加工的過程 信息及圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行存貯和顯示； 步驟8、對精確定位及精度檢測完成后的待切割對象進(jìn)行激光切割；
步驟9、為切割加工完成后的數(shù)據(jù)進(jìn)行存檔。 所述步驟2包括步驟2. 1、加工數(shù)據(jù)準(zhǔn)備，將程序存儲卡中的加工程序裝載到主 控制器中；步驟2. 2、預(yù)先定義拍攝加工模式，選用主從式相機進(jìn)行拍攝檢測或者控制；步 驟2. 3、將待切割對象數(shù)據(jù)輸入到主控制器中。 所述全局主相機拍攝獲得的定位幾何特征為粗略的幾何特征，解算出該粗略的幾 何特征的中心標(biāo)志點坐標(biāo)，主控制器控制小車頭移動到該幾何特征上方，保證該幾何特征 的中心標(biāo)志點坐標(biāo)落于局部從相機的視野中。 所述步驟7中，若精度不滿足要求時，則返回步驟3進(jìn)行全局拍攝初定位，或返回 步驟5進(jìn)行局部拍攝精確定位；若精度滿足要求時，則對加工的過程信息及圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行 存貯和顯示，以結(jié)束圖像處理進(jìn)入激光切割的工序。 本發(fā)明的有益效果本發(fā)明提供的主從式相機配置的智能激光切割系統(tǒng)及其切割 方法，其切割加工過程的精確定位不再依賴于主控制器的伺服定位性能，而是依靠外置于 主控制器的相機圖像處理結(jié)果反饋主控制器，保證定位精度；此外，其切割加工過程的主從 相機，可克服遠(yuǎn)端光軸的畸變效應(yīng)，全局主相機僅做目標(biāo)Mark點的初測初定位，局部從相
5機可對微小對象的幾何特征進(jìn)行精確測量和控制，提高了工件的測量和檢測效率；另外，主 從相機的模式克服單一相機像素及感光器件的限制，既可以對大尺寸待切割對象分步驟確 定局部區(qū)域，然后將分類區(qū)域進(jìn)行無縫結(jié)合，也可以對微小尺寸待切割對象進(jìn)行分步精定 位，即先通過全局主相機初定位，再通過局部從相機精確定位，而不必過分依靠主控制器和 機床導(dǎo)軌的制造精度，大大提高工作效率和操作的靈活性。 為了能更進(jìn)一步了解本發(fā)明的特征以及技術(shù)內(nèi)容，請參閱以下有關(guān)本發(fā)明的詳細(xì) 說明與附圖，然而附圖僅提供參考與說明用，并非用來對本發(fā)明加以限制。


下面結(jié)合附圖，通過對本發(fā)明的具體實施方式
詳細(xì)描述，將使本發(fā)明的技術(shù)方案
及其它有益效果顯而易見。 附圖中， 圖1為本發(fā)明主從式相機配置的智能激光切割系統(tǒng)一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明待切割對象的一個實施例的平面示意圖； 圖3為本發(fā)明主從式相機配置的智能激光切割系統(tǒng)一實施例的工作流程示意圖
圖4為本發(fā)明主從式相機配置的智能激光切割系統(tǒng)進(jìn)行圖像處理的工作流程圖；
圖5為本發(fā)明一應(yīng)用實施例的平面示意圖；
圖6為本發(fā)明的切割方法的流程示意圖。
具體實施例方式
為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明所采取的技術(shù)手段及其裝飾效果，以下結(jié)合本發(fā)明的優(yōu)選 實施例及其附圖進(jìn)行詳細(xì)描述。 如圖1所示，本發(fā)明提供一種主從式相機配置的智能激光切割系統(tǒng)，其包括位于 底部的工作臺1、設(shè)于工作臺1上方的小車頭2、與該小車頭2固定安裝的局部從相機3及 激光頭4、懸置于頂部的全局主相機5、對該全局主相機5與局部從相機3行圖像監(jiān)視的監(jiān) 視終端6、與全局主相機5電性連接的主控制器7、及由主控制器7控制并與工作臺1及小 車頭2連接的驅(qū)動電機8，該全局主相機5的鏡頭視界包括整個工作臺1，驅(qū)動電機8驅(qū)動 小車頭2運動，局部從相機3隨小車頭2同步運32動，對工作臺1進(jìn)行局部圖像采集。
本發(fā)明中的工作臺1為XY工作臺，其上設(shè)有一加工蜂窩底板101、及固定于該加工 蜂窩底板101上的蜂窩金屬體102 (圖2所示)，該加工蜂窩底板101及蜂窩金屬體101將 待切割對象104、 105吸附于工作臺1上進(jìn)行切割加工。該切割對象104、 105為兩個切割實 施例，前者為小型切割對象，后者為大中型切割對象，在切割對象104、105下方的加工蜂窩 底板101上有兩個定位標(biāo)志(Mark)點103，局部從相機3與全局主相機5通過對此兩點的 定位，校正工作坐標(biāo)系。本發(fā)明所適用的切割對象的材料科選取皮革、紙張、鋼板、樹脂、或 塑料等。 進(jìn)一步地，所述小車頭2包括一橫梁導(dǎo)軌22、及位于該橫梁導(dǎo)軌22兩端的橫梁支 撐24，激光頭4與局部從相機3固定于該橫梁導(dǎo)軌22上，驅(qū)動電機8驅(qū)動橫梁支撐24帶 動橫梁導(dǎo)軌22進(jìn)行運動。該小車頭2由驅(qū)動電機8拖動皮帶驅(qū)動，橫梁導(dǎo)軌22由位于其 兩端的橫梁支撐24固定支撐，為了實現(xiàn)小車頭2的平面運動，由驅(qū)動電機8的Y電機驅(qū)動Y導(dǎo)軌，帶動兩端固定于其上的橫梁導(dǎo)軌22進(jìn)行運動。 局部從相機3與全局主相機5均安裝有與之適配的調(diào)焦鏡頭32，該全局主相機5 的鏡頭視界可以包括整個工作臺l，其可通過兩個定位標(biāo)志點103對加工坐標(biāo)系進(jìn)行初定 位/檢測。局部從相機3隨小車頭2 —起運動，用于對切割對象局部圖形信息的細(xì)化與檢 測，其視界小、拍攝圖像清晰、處理精度高，經(jīng)過全局主相機5對全局坐標(biāo)的初定位后，啟動 小車頭2進(jìn)行精確局部定位/檢測。在本發(fā)明中，局部從相機3與全局主相機5還可將圖 像采集結(jié)果通過各自的視頻接口連接至監(jiān)視終端6，通過該監(jiān)視終端6對局部從相機3及全 局主相機5所拍攝的數(shù)字圖片進(jìn)行監(jiān)視。激光頭4下方設(shè)有與之配套的電鏡反射鏡42、及 照射透鏡44。全局主相機5和局部從相機3分別負(fù)責(zé)全局和局部幾何特征數(shù)字圖像的拍攝 和中心標(biāo)志點坐標(biāo)解算，并采用模板匹配或邊緣檢測的方法解算定位幾何特征的中心標(biāo)志 點坐標(biāo)，該定位幾何特征為選定的待切割對象上的幾何圖形。其中，全局主相機5的處理結(jié) 果為初定位或初測量，該處理結(jié)果傳送至主控制器7實現(xiàn)粗略定位，保證幾何特征的中心 標(biāo)志點落于局部從相機3的視野中，局部從相機3再拍攝中心標(biāo)志點，解算出更精確的坐標(biāo) 地址，實現(xiàn)主控制器的修正運動。此外，該全局主相機5與局部從相機3還具有直接判斷加 工對象狀態(tài)的功能，判斷殘次品可通知主控制器作出判斷。 主控制器7負(fù)責(zé)接收切割圖形數(shù)據(jù)、處理數(shù)控程序、驅(qū)動伺服系統(tǒng)、圖像處理及殘 次品判斷。本發(fā)明進(jìn)一步還包括與主控制器7電性連接的PC終端72、及數(shù)控面板74，該PC 終端負(fù)責(zé)切割圖形編輯、數(shù)控程序下載及運動/圖像數(shù)據(jù)信息顯示；數(shù)控面板74可以為外 置的數(shù)控面板，其可以手動設(shè)置加工程序、加工循環(huán)次數(shù)、運動調(diào)試等。
如圖3所示，本發(fā)明的主從式相機配置的智能激光切割系統(tǒng)工作時，首先進(jìn)行加 工數(shù)據(jù)準(zhǔn)備，將程序存儲卡中的加工程序裝載到主控制器7中，預(yù)先定義拍攝加工模式，選 用主從式相機進(jìn)行拍攝檢測或者控制，并將切割數(shù)據(jù)輸入主控制器；然后通過全局主相機 5拍攝獲得定位幾何特征的大概位置，由主控制器7控制將小車頭2移動到定位幾何特征上 方；再通過局部從相機3獲取局部幾何特征的數(shù)字圖像，然后采用模板匹配或邊緣檢測的 方法解算定位幾何特征的中心標(biāo)志點坐標(biāo)，再將該中心標(biāo)志點坐標(biāo)作為小車頭2 二次運動 的目標(biāo)地址，移動小車頭2使局部從相機3的軸線與該中心標(biāo)志點坐標(biāo)重合，并重新獲取定 位幾何特征的精確圖像，再計算幾何特征的精確坐標(biāo)點；最后在實現(xiàn)上述運動及相機拍攝 處理過程中，將加工過程信息(位置、速度、進(jìn)度等)及圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行存貯和顯示；在完成上 述操作后對待切割對象進(jìn)行激光切割的，在加工及檢測工序完成后，將結(jié)果形成文檔輸出。
如圖4所示，在該主從式相機配置的智能激光切割系統(tǒng)工作過程中，其主從式相 機和圖像處理的工作流程如下首先將待切割對象104U05裝載到加工蜂窩底板上，粗略 確定幾何特征中心標(biāo)志點坐標(biāo)；裝載完成后，啟動控制系統(tǒng)，開啟全局主相機5拍攝待切割 對象，由全局主相機5處理獲得粗略幾何特征，經(jīng)處理后得到待切割對象幾何特征的中心 標(biāo)志點坐標(biāo)，由相機中的處理器(未圖示)將幾何特征中心標(biāo)志點坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為目標(biāo)運動地 址，由主控制器7控制實現(xiàn)小車頭2運動至相機光軸與目標(biāo)地址Z向重合，然后判斷上步重 合偏差是否超限，而決定是否采用局部從相機3 二次拍攝近景圖像的，若偏差超限，則重新 返回啟動局部從相機3進(jìn)行二次精確定位，不超限則進(jìn)行切割精度檢測的操作，若滿足精 度需求則結(jié)束本次任務(wù)，否則轉(zhuǎn)向進(jìn)行判斷需要全局主相機拍攝定位還是局部從相機拍攝 重定位的步驟，重復(fù)前緒操作。
如圖5所示，為本發(fā)明一應(yīng)用實施例的平面示意圖，其為一切割電池夾面板的實 施例中，圖中所示，待切割工件501，模板匹配邊緣輪廓線502，模板匹配邊緣檢測控制區(qū)域 503，圖像中間的十字交叉即為幾何特征中心標(biāo)志點標(biāo)志。由圖像處理部分對全局主相機 及局部從相機拍攝的圖像進(jìn)行處理，全局主相機及局部從相機獲取定位幾何特征的數(shù)字圖 像，采用模板匹配或邊緣檢測的方法計算待切割對象的幾何中心。圖像基準(zhǔn)點坐標(biāo)504給 出了相機視野范圍內(nèi)處理的基準(zhǔn)點，中心標(biāo)志點坐標(biāo)M(Xn， Yn)即相機處理出來的圓形模 板中心標(biāo)志點。 進(jìn)一步地，本發(fā)明還提供一種利用上述主從式相機配置的智能激光切割系統(tǒng)的切 割方法(圖6所示)，該方法包括 步驟1、提供具有主從式相機配置的智能激光切割系統(tǒng)。該智能激光切割系統(tǒng)包 括位于底部的工作臺、設(shè)于工作臺上方的小車頭、與該小車頭固定安裝的局部從相機及激 光頭、懸置于頂部的全局主相機、對該全局主相機與局部從相機進(jìn)行圖像監(jiān)視的監(jiān)視終端、 與全局主相機電性連接的主控制器、及由主控制器控制并與工作臺及小車頭連接的驅(qū)動電 機，該全局主相機的鏡頭視界包括整個工作臺，驅(qū)動電機驅(qū)動小車頭運動，局部從相機隨小 車頭同步運動，對工作臺進(jìn)行局部圖像采集。 步驟2、對主從式相機配置的智能激光切割系統(tǒng)內(nèi)的主控制器進(jìn)行初始化設(shè)置。 該主控制器主要負(fù)責(zé)接收切割圖形數(shù)據(jù)、處理數(shù)控程序、驅(qū)動伺服系統(tǒng)、圖像處理及殘次品 判斷。該步驟具體包括步驟2. 1、加工數(shù)據(jù)準(zhǔn)備，將程序存儲卡中的加工程序裝載到主控 制器中；步驟2.2、預(yù)先定義拍攝加工模式，選用主從式相機進(jìn)行拍攝檢測或者控制；步驟 2. 3、將待切割對象數(shù)據(jù)輸入到主控制器中。 步驟3、將待切割對象置于工作臺上，通過全局主相機拍攝獲取工作臺全景數(shù)字圖 像。該工作臺為XY工作臺，全局主相機的鏡頭視界可以包括整個XY工作臺，通過兩個定位 標(biāo)志(Mark)點對加工坐標(biāo)系進(jìn)行初定位或檢測。 步驟4、采用模板匹配或邊緣檢測的方法解算定位幾何特征的中心標(biāo)志點坐標(biāo)，將 中心標(biāo)志點坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為小車頭運動的目標(biāo)地址，并移動小車頭使之初定位于中心標(biāo)志點。 該全局主相機拍攝獲得的定位幾何特征為粗略的幾何特征，解算出該粗略的幾何特征的中 心標(biāo)志點坐標(biāo)，主控制器控制小車頭移動到該幾何特征上方，保證該幾何特征的中心標(biāo)志 點坐標(biāo)落于局部從相機的視野中。 步驟5、采用局部從相機獲取幾何特征部分的局部數(shù)字圖像，并解算出此時的中心 標(biāo)志點坐標(biāo)。 步驟6、將步驟5中的中心標(biāo)志點坐標(biāo)作為小車頭二次運動的目標(biāo)地址，移動小車 頭使局部從相機軸線與該中心標(biāo)志點坐標(biāo)重合，實現(xiàn)激光頭的精確定位。
步驟7、主控制器對該精確定位進(jìn)行精度檢測，當(dāng)精度滿足要求時，將加工的過程 信息及圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行存貯和顯示。該精度不依賴于數(shù)控系統(tǒng)和運動機構(gòu)的精度，而是依賴 于主從式相機兩次拍攝，解算中心標(biāo)志點坐標(biāo)后的定位精度。該步驟中，若精度不滿足要求 時，則返回步驟3進(jìn)行全局拍攝初定位，或返回步驟5進(jìn)行局部拍攝精確定位；若精度滿足 要求時，則對加工的過程信息及圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行存貯和顯示，以結(jié)束圖像處理進(jìn)入激光切割 的工序。 步驟8、對精確定位及精度檢測完成后的待切割對象進(jìn)行激光切割。
步驟9、為切割加工完成后的數(shù)據(jù)進(jìn)行存檔。 綜上所述，本發(fā)明提供的主從式相機配置的智能激光切割系統(tǒng)及其切割方法，其 切割加工過程的精確定位不再依賴于主控制器的伺服定位性能，而是依靠外置于主控制器 的相機圖像處理結(jié)果反饋主控制器，保證定位精度；此外，其切割加工過程的主從相機，可 克服遠(yuǎn)端光軸的畸變效應(yīng)，全局主相機僅做目標(biāo)Mark點的初測初定位，局部從相機可對微 小對象的幾何特征進(jìn)行精確測量和控制，提高了工件的測量和檢測效率；另外，主從相機的 模式克服單一相機像素及感光器件的限制，既可以對大尺寸待切割對象分步驟確定局部區(qū) 域，然后將分類區(qū)域進(jìn)行無縫結(jié)合，也可以對微小尺寸待切割對象進(jìn)行分步精定位，即先通 過全局主相機初定位，再通過局部從相機精確定位，而不必過分依靠主控制器和機床導(dǎo)軌 的制造精度，大大提高工作效率和操作的靈活性。 以上所述，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案和技術(shù) 構(gòu)思作出其他各種相應(yīng)的改變和變形，而所有這些改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明后附的權(quán)利 要求的保護(hù)范圍。
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權(quán)利要求
一種主從式相機配置的智能激光切割系統(tǒng)，其特征在于，包括位于底部的工作臺、設(shè)于工作臺上方的小車頭、與該小車頭固定安裝的局部從相機及激光頭、懸置于頂部的全局主相機、對該全局主相機與局部從相機進(jìn)行圖像監(jiān)視的監(jiān)視終端、與全局主相機電性連接的主控制器、及由主控制器控制并與工作臺及小車頭連接的驅(qū)動電機，該全局主相機的鏡頭視界包括整個工作臺，驅(qū)動電機驅(qū)動小車頭運動，局部從相機隨小車頭同步運動，對工作臺進(jìn)行局部圖像采集。
2. 如權(quán)利要求1所述的主從式相機配置的智能激光切割系統(tǒng)，其特征在于，所述小車 頭包括一橫梁導(dǎo)軌、及位于該橫梁導(dǎo)軌兩端的橫梁支撐，激光頭與局部從相機固定于該橫 梁導(dǎo)軌上，驅(qū)動電機驅(qū)動橫梁支撐帶動橫梁導(dǎo)軌進(jìn)行運動。
3. 如權(quán)利要求1所述的主從式相機配置的智能激光切割系統(tǒng)，其特征在于，所述全局 主相機與局部從相機均安裝有與之適配的調(diào)焦鏡頭，該全局主相機與局部從相機將圖像采 集結(jié)果通過各自的視頻接口連接至監(jiān)視終端。
4. 如權(quán)利要求3所述的主從式相機配置的智能激光切割系統(tǒng)，其特征在于，所述全局 主相機和局部從相機分別負(fù)責(zé)全局和局部幾何特征數(shù)字圖像的拍攝和中心標(biāo)志點坐標(biāo)解 算，并采用模板匹配或邊緣檢測的方法解算定位幾何特征的中心標(biāo)志點坐標(biāo)，全局主相機 的處理結(jié)果為初定位或初測量，該處理結(jié)果傳送至主控制器實現(xiàn)粗略定位，保證幾何特征 的中心標(biāo)志點落于局部從相機視野中，局部從相機再拍攝中心標(biāo)志點，解算出更精確的坐 標(biāo)地址，實現(xiàn)主控制器的修正運動。
5. 如權(quán)利要求1所述的主從式相機配置的智能激光切割系統(tǒng)，其特征在于，所述激光 頭下方設(shè)有與之配套的電鏡反射鏡、及照射透鏡；工作臺上設(shè)有一加工蜂窩底板、及固定于 該加工蜂窩底板上的蜂窩金屬體，該加工蜂窩底板及蜂窩金屬體將待切割對象吸附于工作 臺上進(jìn)行切割加工。
6. 如權(quán)利要求1所述的主從式相機配置的智能激光切割系統(tǒng)，其特征在于，進(jìn)一步還 包括與主控制器電性連接的PC終端、及數(shù)控面板。
7. —種利用權(quán)利要求1所述的主從式相機配置的智能激光切割系統(tǒng)的切割方法，其特 征在于，包括步驟1、提供具有主從式相機配置的智能激光切割系統(tǒng)；步驟2、對主從式相機配置的智能激光切割系統(tǒng)內(nèi)的主控制器進(jìn)行初始化設(shè)置； 步驟3、將待切割對象置于工作臺上，通過全局主相機拍攝獲取工作臺全景數(shù)字圖像； 步驟4、采用模板匹配或邊緣檢測的方法解算定位幾何特征的中心標(biāo)志點坐標(biāo)，將中心標(biāo)志點坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為小車頭運動的目標(biāo)地址，并移動小車頭使之初定位于中心標(biāo)志點；步驟5、采用局部從相機獲取幾何特征部分的局部數(shù)字圖像，并解算出此時的中心標(biāo)志點坐標(biāo)；步驟6、將步驟5中的中心標(biāo)志點坐標(biāo)作為小車頭二次運動的目標(biāo)地址，移動小車頭使 局部從相機軸線與該中心標(biāo)志點坐標(biāo)重合，實現(xiàn)激光頭的精確定位；步驟7、主控制器對該精確定位進(jìn)行精度檢測，當(dāng)精度滿足要求時，將加工的過程信息及圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行存貯和顯示；步驟8、對精確定位及精度檢測完成后的待切割對象進(jìn)行激光切割； 步驟9、為切割加工完成后的數(shù)據(jù)進(jìn)行存檔。
8. 如權(quán)利要求7所述的切割方法，其特征在于，所述步驟2包括步驟2. 1、加工數(shù)據(jù)準(zhǔn) 備，將程序存儲卡中的加工程序裝載到主控制器中；步驟2.2、預(yù)先定義拍攝加工模式，選 用主從式相機進(jìn)行拍攝檢測或者控制；步驟2. 3、將待切割對象數(shù)據(jù)輸入到主控制器中。
9. 如權(quán)利要求7所述的切割方法，其特征在于，所述全局主相機拍攝獲得的定位幾何 特征為粗略的幾何特征，解算出該粗略的幾何特征的中心標(biāo)志點坐標(biāo)，主控制器控制小車 頭移動到該幾何特征上方，保證該幾何特征的中心標(biāo)志點坐標(biāo)落于局部從相機的視野中。
10. 如權(quán)利要求7所述的切割方法，其特征在于，所述步驟7中，若精度不滿足要求時， 則返回步驟3進(jìn)行全局拍攝初定位，或返回步驟5進(jìn)行局部拍攝精確定位；若精度滿足要求 時，則對加工的過程信息及圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行存貯和顯示，以結(jié)束圖像處理進(jìn)入激光切割的工 序。
全文摘要
本發(fā)明提供一種主從式相機配置的智能激光切割系統(tǒng)及其切割方法，該主從式相機配置的智能激光切割系統(tǒng)包括位于底部的工作臺、設(shè)于工作臺上方的小車頭、與該小車頭固定安裝的局部從相機及激光頭、懸置于頂部的全局主相機、對該全局主相機與局部從相機進(jìn)行圖像監(jiān)視的監(jiān)視終端、與全局主相機電性連接的主控制器、及由主控制器控制并與工作臺及小車頭連接的驅(qū)動電機，該全局主相機的鏡頭視界包括整個工作臺，驅(qū)動電機驅(qū)動小車頭運動，局部從相機隨小車頭同步運動，對工作臺進(jìn)行局部圖像采集。本發(fā)明能對各種適用對象實施高效率和高精度的激光切割加工，且不依賴于激光切割機自身主控制器和機械機構(gòu)的精度。
文檔編號B23K26/08GK101733558SQ20101004446
公開日2010年6月16日 申請日期2010年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月19日
發(fā)明者卓勁松, 葉文生, 柳寧, 王思華, 王高 申請人:東莞市大族粵銘激光科技有限公司;暨南大學(xué)