【摘要】隨著客戶對(duì)切割精度要求的不斷提升，被切割材料的定位變的尤為重要。特別是如果被切割材料的長(zhǎng)度超出1m后，產(chǎn)品本身的定位出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)角度，則對(duì)于定位又是一道難題。根據(jù)目前感測(cè)技術(shù),只有采用視覺定位，才可滿足其定位精度要求。

【Abstract】As customers continue to improve the cutting precision, the location of material to be cut is becoming particularly important. Especially if the material length exceeds 1m, positioning of the product itself has a rotation angle, location will be difficult. According to the current sensing technique, only the use of visual positioning, can meet the accuracy requirements.

【關(guān)鍵詞】視覺檢測(cè)；雙相機(jī)定位；物距；像素

【Keywords】visual inspection; dual camera positioning; object distance; pixel

1  DMV雙攝像機(jī)檢測(cè)原理

激光切割機(jī)是利用經(jīng)聚焦的高功率密度激光束照射工件，使被照射的材料迅速熔化、汽化、燒蝕或達(dá)到燃點(diǎn)，同時(shí)借助與光束同軸的高速氣流吹除熔融物質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)將工件割開。激光切割屬于熱切割方法之一?？蛻裟壳暗男枰す馇懈畹陌宀某叽缂s為1m×1.2m，需要利用激光切割出如圖1的一個(gè)個(gè)小矩形，切割精度要求為0.05mm。由于被切割材料本體比較長(zhǎng)，在上料的時(shí)候，往往很難保證其一致性，所以需要考慮采用視覺（又稱CCD）來檢測(cè)板材的傾斜角度以及偏移量。

圖1 板材切割形狀

由于材料本體尺寸比較大，如果將被測(cè)物完全拍攝到，則其檢測(cè)精度必然無法達(dá)到要求。所以考慮只拍攝該板材上的上下兩個(gè)MARK（標(biāo)記）的位置，獲知兩個(gè)MARK點(diǎn)的偏移量后可通過推導(dǎo)得出該板材的整體偏移量以及旋轉(zhuǎn)角度。

為確保檢測(cè)精度，所以考慮采用一個(gè)相機(jī)各拍攝一個(gè)MARK的方法。本系統(tǒng)中采用2個(gè)相機(jī)和4個(gè)光源的架構(gòu)。

圖2 相機(jī)拍攝MARK

在材料無任何旋轉(zhuǎn)以及偏移的情況下，兩個(gè)MARK點(diǎn)的理論坐標(biāo)為X1，Y1與X2，Y2。在實(shí)際上料以后，相機(jī)拍攝后會(huì)獲取實(shí)際的坐標(biāo)X3，Y3和X4，Y4。由此就可得：

ΔX1=X1-X3；ΔX2=X2-X4；ΔY1=Y1-Y3；ΔY2=Y2-Y2

根據(jù)上位機(jī)軟件的計(jì)算，實(shí)際坐標(biāo)之間的連線與理論坐標(biāo)的連線就可獲知該板材的旋轉(zhuǎn)角度θ角。結(jié)合水平ΔX1，ΔX2以及垂直方向的ΔY1以及ΔY2，就可準(zhǔn)確獲知板材的整體偏移及旋轉(zhuǎn)角度。

圖3 計(jì)算板材的整體偏移及旋轉(zhuǎn)角度

 

由于本案檢測(cè)精度要求較高，MARK點(diǎn)的設(shè)置也變的尤為重要，經(jīng)過多方討論，最終確定MARK采用如下方案：

圖4 精確確定MARK位置的方案示意

 

由于拍攝距離客戶要求330mm的物距，以及考慮到檢測(cè)精度要求，所以采用2個(gè)增倍鏡頭以及接環(huán)。由此可獲得如下視野：

圖5 拍攝視野

本項(xiàng)目都采用80萬像素的相機(jī)，分辨率為1024×768，可根據(jù)分布像素推算檢測(cè)精度:

4mm/1024pixel= 0.004mm/pixel（一個(gè)像素值代表0.003mm）；考慮到系統(tǒng)存在檢測(cè)誤差以及外部光源干擾與振動(dòng)干擾，可以計(jì)算，本系統(tǒng)檢測(cè)精度在0.012mm。

 使用“邊形匹配”工具，定位Mark點(diǎn)的位置：

圖6 確定MARK位置界面界面圖

使用“邊緣位置”工具，檢測(cè)Mark點(diǎn)的交叉點(diǎn)X，Y軸坐標(biāo)。

圖7 確定MARK點(diǎn)坐標(biāo)界面顯示

同時(shí)，本DMV系統(tǒng)支持以太網(wǎng)通訊功能，可將檢測(cè)到的坐標(biāo)偏移量，通過以太網(wǎng)通訊的方式送到上位機(jī)，并進(jìn)行處理。本案中客戶采用的上位機(jī)是工業(yè)電腦。

圖8 數(shù)據(jù)輸出界面顯示

圖9 雙相機(jī)架設(shè)

2  系統(tǒng)配置

系統(tǒng)配置如表1所示。

表1 系統(tǒng)配置

3  結(jié)束語(yǔ)

在本切割系統(tǒng)中，視覺定位為其精度的切割提供了最前端的檢測(cè)數(shù)據(jù)。為其最終獲得滿足要求的切割精度提供了保證。視覺檢測(cè)為許多先前無法檢測(cè)或者難以檢測(cè)的數(shù)據(jù)提供了一種全新的解決方案。

作者簡(jiǎn)介：

宗偉，出生于1981 年 06 月，畢業(yè)于上海電機(jī)學(xué)院機(jī)械系機(jī)械設(shè)備及自動(dòng)化專業(yè)，現(xiàn)就職于中達(dá)電通股份有限公司儀表產(chǎn)品開發(fā)處，主要專注于臺(tái)達(dá)儀表的技術(shù)支持以及市場(chǎng)開發(fā)。