[发明专利]一种激光打标机及定位打标方法

权利要求书

1.一种激光打标机，其特征在于：包括主机台，设置于所述主机台上的三轴运动组件，固定于所述三轴运动组件上的激光打标组件，以及控制组件；

其中，所述三轴运动组件包括设置于所述主机台上的第一传动组件，位于所述第一传动组件一侧的升降组件，以及活动安装于所述升降组件上的第二传动组件；所述激光打标组件包括固定于所述第二传动组件一侧的激光发生器，轴向设置于所述激光发生器一端的激光振镜，位于所述激光振镜下端的聚焦镜头，安装于所述聚焦镜头下端的CCD相机组件，固定于所述CCD相机组件下端的方形光源，所述CCD相机组件与所述激光振镜同轴设置，所述方形光源由方形胶框以及设置于所述方形胶框上的LED灯条组成。

2.根据权利要求1所述的一种激光打标机，其特征在于：所述第一传动组件包括第一滑座，设置于所述第一滑座一端的第一马达，设置于所述第一滑座上并与所述第一滑座滑动连接的工件盘。

3.根据权利要求2所述的一种激光打标机，其特征在于：所述工件盘的顶面边缘处还设置有直角定位块。

4.根据权利要求1所述的一种激光打标机，其特征在于：所述升降组件包括竖直设置于所述主机台上的升降滑座，以及设置于升降滑座上的升降马达；

所述第二传动组件包括垂直设置于所述升降滑座上的第二滑座，以及位于所述第二滑座一端的第二马达，所述第二滑座远离所述升降滑座一侧与所述激光发生器固定。

5.根据权利要求1所述的一种激光打标机，其特征在于：所述控制组件包括设置于主机台内的工控机，以及安装于所述升降滑座一侧的触控屏。

6.根据权利要求1所述的一种激光打标机，其特征在于：所述CCD相机组件包括视觉控制器和CCD相机，CCD相机采用800万像素的高清相机。

7.一种激光定位打标方法，其特征在于,所述方法包括：

步骤1：确定相机拍照点；打开方形光源，将空白的标刻纸放置在工件盘上并与直角定位块的两边对齐，控制第一传动组件，将标刻纸移动到CCD相机的下端，打开工控机，打开相机镜头，在触控屏上观察相机回传的画面，通过调节升降组件，使相机的视野范围与标刻纸的大小相同或大于标刻纸的尺寸大小，并在触控屏上记录当前的相机的高度坐标；

步骤2：制作标定光点；打开激光发生器，通过控制第一传动组件和第二传动组件，在标刻纸上均匀激光标定16组光点；光点的排布方式为矩形排布，其中相邻两光点之间间距相等，且所有光点连成的矩形的分别与相机视野边缘线平行；排布的光点尽可能的覆盖整张标刻纸；

步骤3：确定最优拍照点；打开CCD相机拍照，通过拍照识别步骤2中激光标定过的光点，在标刻纸上找出无法识别的光点，在控制软件上选取无法识别光点的视野区域，利用高斯模糊算法自动屏蔽选定区域外的其它区域，针对所选定的区域进行手动拍照识别，并通过手动调节控制软件上CCD相机的曝光度，对比度，相机镜头的焦距的方法，用以改善光点的识别度，调节的同时不断触发相机拍照，直至标刻纸上标定的所有的光点都能被CCD相机识别；

步骤4：CCD相机标定；取81点标定纸通过张正友标定法确定相机的内参后，打开控制软件上的OpenCV视觉控制软件,通过OpenCV内部的solvePnP函数计算CCD相机坐标系和世界坐标系的转换参数，最后通过三组矩阵转换就可计算出相邻像素点的实际距离。

步骤5：确定补偿值；利用控制软件打开两组辅助中心线，其中两条辅助中心线的交点记为相机中心点，利用激光打标组件在标刻纸的空白区域标刻一组宽度小于或等于5mm的十字光标，标刻完成后，由于相机中心和激光打标组件中的聚焦镜头中心存在机械偏差，此时控制第一传动组件和第二传动组件移动，使十字光标与两条辅助中心线重合，在控制软件上填入此时X轴，Y轴的偏移值，并将此偏移值作为相机偏移的补偿值；

步骤6：添加补偿值；重复步骤4的动作直至标刻出的十字光标与两条辅助中心线完全重合，从而确定相机偏移最精确的补偿值，此补偿值为X、Y轴的偏移量，在实际打标时，控制软件控制第一传动组件和第二传动组件运动时会自动补偿此偏移值；

步骤7：确定加工参数；取一张新的待标刻纸，在触控屏上选定标准的标刻图像模板，根据相机的视野大小选择合适的加工参数；

步骤8：标刻图像的阈值检测；根据选择的加工参数和图像模板在给定的区域进行标刻，标刻完成后，CCD相机对标刻后图像进行二次拍照，并与标准的标刻图像模板进行比对，根据相机阈值匹配的算法，控制软件给定一组匹配值，最高匹配值为100，低于60为不合格，高于60为合格，控制软件会统计合格与不合格的数量生成数据表格，并自动上传低于60的标刻图像；与此同时在每组标刻纸标刻完成后，第一传动组件自动回退到安全区域人工上料。