[发明专利]一种基于计算机视觉的自动激光雕刻系统及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种自动激光雕刻系统及其使用方法，尤其是涉及一种基于计算机视觉的自动激光雕刻系统及其使用方法。

背景技术

在使用激光对产品进行雕刻加工的产业中，大部分的生产工作都是由工人完成的，并且这些工作几乎都是大量重复性的劳动，生产效率低且成功率不高，遇到劳动力流动比较大的情况，生产计划难以控制。在这种生产效率低下、废品率高、资源浪费严重的生产方式下，激光雕刻企业的生产成本居高不下，企业无法得到快速发展。以常见的手机外壳雕刻加工为例，生产过程需要大量劳动力重复相同的工作，并且精度要求极高。目前手机外壳雕刻加工的通用方法是工人佩戴特殊工业手指套，将喷镀过的待雕刻产品从生产流水线的夹具中取下，放入标准模具中，再使用激光雕刻机对手机外壳进行商标、图案或者数字的雕刻，然后将雕刻过的产品从标准模具中取出后放回夹具中，继续后面的生产。因为经过喷镀的产品是半成品，表面不能被任何物体接触，否则就会在产品表面留下痕迹，致使该产品直接报废。而在传统的制作过程中，由于工人手工作业的操作失误等原因，造成的产品报废率有时可达50%之多。

因此，针对目前产品激光雕刻行业中精度低、速度慢、人工接触不可避免等问题，引入计算机视觉技术，实现产品的自动定位与激光雕刻，已经成为行业发展的迫切要求。

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的技术问题；提供了一种基于自动模板匹配算法的计算机视觉技术对待雕刻的产品进行精确定位，借助定位信息，提高激光雕刻机对产品雕刻的精度，相比原有的手工激光雕刻方法在精度方面有了很大的提高的一种基于计算机视觉的自动激光雕刻系统及其使用方法。

本发明还有一目的是解决现有技术所存在的速度慢的技术问题；提供了一种使用上位机控制运动轨道的运行，高效的进行自动化生产，在保证质量的前提下加快了速度，通过生产效率的提高降低了劳动力成本的一种基于计算机视觉的自动激光雕刻系统及其使用方法。

本发明再有一目的是解决现有技术所存在的人工接触过多的技术问题；提供了一种使用机械代替工人对产品进行操作，减少了工人对产品的接触，降低了因工人误操作而造成的产品报废率，提高了产品生产的成功率从而降低了生产成本的一种基于计算机视觉的自动激光雕刻系统及其使用方法。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种基于计算机视觉的自动激光雕刻系统，其特征在于，包括：

一运动轨道：用于承载并带动产品在生产过程中往复运动；

一图像捕捉模块：用于获取产品在运动轨道上某一位置的视频图像；

一激光雕刻机：对产品进行激光雕刻；

一控制模块：发出控制信号分别控制所述运动轨道、图像捕捉模块和激光雕刻机的启停；

一上位机：通过与控制模块的指令交互控制所述运动轨道的运动，从图像捕捉模块获取图像后进行产品的匹配识别与定位，并控制激光雕刻机对产品进行激光雕刻；

一电源模块：为所述运动轨道、图像捕捉模块、激光雕刻机、控制模块和上位机提供电源。

一种基于计算机视觉的自动激光雕刻系统的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，生产准备步骤：即对所述图像捕捉模块进行畸变校正与坐标系调整，运动轨道坐标系调整，设置生产参数，并记录与生产中产品定位相关的匹配信息；

步骤2，生产步骤：产品通过运动轨道输送至拍摄区由图像捕捉模块进行拍摄，并将拍摄的图像信息与步骤1中的匹配信息进行匹配对比，获取雕刻的图案位置信息，然后产品由运动轨道输送至激光雕刻机处对产品进行激光雕刻，完毕后结束一轮生产。

在上述的一种基于计算机视觉的自动激光雕刻系统的使用方法，所述步骤1中的图像捕捉模块采用工业相机，生产准备步骤具体操作如下：

步骤1.1，使用校正板校正相机畸变，并统一相机坐标系和激光雕刻机坐标系的主轴方向和单位长度，保证两个坐标系的方向和单位长度一致；

步骤1.2，调整运动轨道单位距离，使运动轨道坐标系与激光雕刻机坐标系的单位长度和方向一致，保证产品在生产线上能够精确移动；

步骤1.3，设置生产参数，主要包括产品在流水线上运动的方式，相机位置，激光雕刻机位置，产品数量，产品分布，雕刻图案；

步骤1.4，通过鼠标选取图像中目标区域以获取标准产品模板，并记录标准模板在坐标系中的横向坐标x，纵向坐标y和角度a，用于生产过程中产品的匹配定位；