[发明专利]一种视觉辅助大幅面机床板材切割的相机标定方法

说明书

本发明涉及激光切割领域，具体的说是一种视觉辅助大幅面机床板材切割的相机标定方法。包括如下步骤：1）步骤1，从相机获取源图；2）步骤2，根据相机畸变标定的结果，进行图像的畸变矫正；3）步骤3，在激光切割机床上分别放上至少两块不同厚度的板材，记录板材的厚度值，并对每块板材分别选取至少四个标记点的像素坐标和机床坐标；4）步骤4，选择实际切割的板材厚度；5）步骤5，通过上位机显示的机床坐标，记录此时相机的机床坐标；6）步骤6，通过透视变换计算，得到透视变换矩阵M。本发明同现有技术相比，让操作人员无需掌握大量的专业知识，仅需采集几组像素坐标和机床坐标的数据，即可完成相机与机床的标定。

技术领域

本发明涉及激光切割领域，具体的说是一种视觉辅助大幅面机床板材切割的相机标定方法。

背景技术

在大幅面机床的板材切割中，X方向的行程范围较为正常，Y方向的行程范围很大，为了提高加工效率和余料板材的利用率，会在机床龙门横梁的上方安装一个监控摄像头，既可以用来监控机床，也可以实现视觉寻边、视觉余料排样等功能，而其中最基础最核心的，就是如何快速和精确地确定像素坐标与机床坐标之间的对应关系。

传统的激光切割工艺中，整幅面板材加工前，都需要切割头来回扫描整个机床幅面，通过电容传感器的最大梯度值，确定板材的边缘，从而建立与待加工图像的对应关系。这种电容寻边的方式，由于需要整个机床幅面的来回扫描，耗费时间较长，影响加工效率。同时，电容传感器容易造成切割头扎头，造成切割头以及机床的损坏。

与此同时，对于余料板材的利用，传统的方法是，人工操作机床以走边框的方式，确定哪些余料区域还可以切割出想要的工件。这种板材余料利用的方式，完全依赖于操作工人的经验，并且精度不高，效率低。

发明内容

本发明为克服现有技术的不足，设计一种视觉辅助大幅面机床板材切割的相机标定方法，其特征在于包括如下步骤：1)步骤1，从相机获取源图；2)步骤2，根据相机畸变标定的结果，进行图像的畸变矫正；3)步骤3，在激光切割机床上分别放上至少两块不同厚度的板材，记录板材的厚度值，并对每块板材分别选取至少四个标记点的像素坐标和机床坐标；4)步骤4，选择实际切割的板材厚度；5)步骤5，通过上位机显示的机床坐标，记录此时相机的机床坐标；6)步骤6，通过透视变换计算，得到透视变换矩阵M，且得到关系式M′＝M₁(RT)，其中M′为透视变换矩阵M的逆矩阵，R是相机外参的旋转部分，T是相机外参的平移部分。

所述步骤1之前还包括如下步骤：将相机安装在激光切割机床的龙门横梁上方，并且相机与水平面倾斜安装，确保相机的视野能够看到机床局部区域X方向的完整幅面，同时完成相机的畸变标定，并获得相机的内参：其中为相机的内参。

所述步骤3中的像素坐标包括如下步骤：1)在相机视野的板材幅面内，任意选择大于等于四个的标记点；2)每选择一个标记点，上位机记录此次标记点的像素坐标(u，v)，并标记此标记点的选择顺序。

所述步骤3中的机床坐标包括如下步骤：1)以像素标记点为参考，将激光切割头按照像素标记点的顺序逐一移动到对应点；2)通过将激光切割头对准标记点并记录此时的机床坐标(x，y)。

所述步骤6中根据一组至少四个像素坐标(u，v)和一组至少四个机床坐标(x，y)，可以计算得到3×3的透视变换矩阵M：其中，

本发明同现有技术相比，通过两次不同板材厚度下的，最少四个点的像素坐标和与之对应的机床坐标，来确定任意板材厚度和任意相机位置下，像素坐标与机床坐标的准确对应关系，让操作人员无需掌握大量的专业知识，仅需采集几组像素坐标和机床坐标的数据，即可完成相机与机床的标定。

附图说明

图1为本发明的流程图。

具体实施方式

实施例一：