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    临沂艾派克智能激光科技是一家专业从事打标设备研发、制造和销售服务的高新技术企业,公司经过多年的市场调查和研制,开发了系列应用于机电一体化控制的工业级PC系统,并将该技术有效地与标记产业相结合,为广大用户提供了多款新颖实用的智能打标机系统,多项创新技术在都走在国内技术的前沿。公司主要产品包括YK系列气动打标机、激光打标机、激光切割机、金属电印打标机、电动手持刻字机、喷码机、气动攻丝机、电动攻丝机等,被广泛应用于机械、电子、化工等行业。

    机器视觉指的是采用工业相机成像并进行数字图像处理,进而控制执行机构的一种技术。其核心其实就是一款传感器,只是这种传感器可以输出非常丰富的数据信息。例如:缺陷检测(输出缺陷信号)、颜色识别(输出颜色信息)、尺寸测量(输出尺寸信息)、匹配定位(输出坐标位置)。基于机器视觉技术的各种应用中,视觉定位是基础。本文以激光打标行业中涉及到的视觉定位技术为例,对这种应用进行初步解读。     

    配套视觉定位系统的激光打标机相比于传统激光打标机的主要优势,就是每次触发激光头执行打印任务之前,需要先对被测对象进行定位,然后调整激光头或载物台,进而进行精确打印。其包括以下几方面:视觉成像、图像处理、坐标转换、数据通讯、执行控制。


    一、视觉成像

    这是坐标定位信息基础,后面获取的坐标信息均来自于摄像头获取的图像。其核心就是要把需要定位的“标志点”清晰的凸显出来。所以对这类图像的评估和民用相机的图像评估不同,需要从“图像处理”的角度出发。

    二、图像处理

    图像处理其实是一种信息筛选技术。一帧1280*960分辨率的bmp格式图像,总数据量1.17MB。就视觉定位来说,我们只需要从这帧图像中获取到2到3个点的XY坐标即可,也就几个字节的数据。那么在这个过程中,我们需要把大量不需要的信息删除掉。

    三、坐标转换

    激光打标定位系统中包括两个坐标系,即:相机坐标系和执行机构坐标系。很显然相机坐标系和执行机构坐标系在设备安装完毕后,彼此相对静止,所以这只是一个简单的二维坐标变换。这里引入维视图像的MV-MCP(XY)二维定位设备来说明这个问题。该设备主要包括两部分:上面的Oc坐标系是工业相机等视觉成像系统;下面的Oj坐标系是一个二维载物台。图2软件系统获取到的(641,297)特征点坐标相当于是物体在(Xj,Yj)向(Xc,Yc)的投影坐标,它们之间是线性关系。

    四、数据通讯及执行控制

    我们获取到我们想要的坐标系偏角数据后,需要把数据以一定的格式传输到执行机构,也就是激光头的控制系统(打标卡)。这里有2种控制方式:第一种打标卡控制。通过调节激光头上的XY振镜,将激光焦点对准到合适的位置。传统激光打标机是在打标前手动调节(一次性手动初始化打标位置),然后依次打印,如果产品没有正确放置,则会在错误的位置打印。配套视觉定位系统的打标机,每开始打印一件产品,就对打印位置进行一次初始化操作。那么基于这种控制方式的系统,控制激光头的程序必须提供二次开发接口,也就是支持用户通过第三方程序传输控制激光打印区域的坐标。

    第二种控制方式是一种间接的方式。不直接控制激光头位置,而是把坐标系偏角数据传输给载物台控制电机,让被测物体去对接激光头,类似图3所示。这种方式对打标卡无要求,但是需要单独做一套二维控制台。这里就可以采用常规的TCP/IP或串口通讯。

    激光打标视觉定位系统就机器视觉技术而言,只是用到了简单的视觉定位技术。在实际应用中,还有很多需要考虑的因素,比如反光问题、触发模式、系统硬件设计等等。我司与2016年成功将机器视觉和激光打标机进行深度结合,开发出了新一代机器视觉激光打标机!

    全自动视觉激光打标机由两大部件构成,即控制平台及工作平台。控制平台主体为PC机,包括双CPU高性能主机(含各种所需插卡及接口)、17英寸液晶显示器、控制鼠标、控制键盘及光源控制器等。该工作平台主要由以下几个主要部分组成:机架、旋转台、夹具、装料区、上下料机械手、激光器、摄像机及光源等。机架主要用于固定激光器、旋转工作台、上下料机械手等。机架保证各个部分的相对位置,以及整台机器的刚性。旋转台可360度旋转,使工件夹具切换到不同的工位。夹具用于装架工件,以完成各个工序,夹具可作180度旋转,以便于正反面打标。上料区完成工件的自动/手动补料。上下料机械手负责上下料工作。临沂打标机维修激光器负责激光标刻工作,固定于机架上。摄像机及光源构成视觉检测系统,完成工件图像的采集工作。


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