专利名称：基于机器视觉的混合图形激光切割机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及激光加工技术领域，尤其涉及一种基于机器视觉的混合图形激光切割机。
背景技术：
目前传统基于机器视觉的激光切割机一般适用单种图案加工的情况。如
图1所示，其为绘有单种图案的待切割物体，物体100表面绘有一种图案101。传统基于机器视觉的激光切割机为针对
图1所示的单种图案加工的情况设计得出，因此在多种图案混合的情况下，使用目前基于机器视觉的激光切割机，操作起来比较麻烦，需要进行多次的操作才能把目标切割完。如图2所示，其为绘有多种图案的待切割物体。物体200表面绘有包括图案201、图案202、图案203及图案204等的混合图形。对于图2所示的物体，目前的激光切割机的切割方式为摄像系统拍摄目标图案A，根据获得的图像设置对应于图案A的模板A，模板中记录用于机器视觉识别图案的参数，摄像系统可根据模板来识别图案，模板还可用来生成矢量图形，通过软件设计矢量图形A，启动机器根据矢量图形A自动切割这种图案A，这样为一次操作；一次操作完成后，需手动移动摄像头的位置，摄像系统拍摄另外一个目标图案B，再
根据获得的图像设置模板B，设计图案B的矢量图形，启动机器自动切割图案B;......如
此进行多个操作。总之，目前传统基于机器视觉的激光切割机所存在的问题为1.多个混合图形的切割比较繁琐，需要进行多次操作；2.全程需要手动干预，无法实现批量化自动加工。
实用新型内容因此，本实用新型的目的在于设计出一种基于机器视觉的混合图形激光切割机， 用于减少对混合图形进行激光切割时手动加工操作步骤，提高自动化程度。为实现上述目的，本实用新型提供一种基于机器视觉的混合图形激光切割机，其包括网带工作平台、位于该网带工作平台上方的X横梁、位于该网带工作平台左右两侧的Y 横梁、激光切割头及摄像系统，所述X横梁设有X横梁导轨及X横梁同步带，所述Y横梁设有Y横梁导轨及Y横梁同步带，该χ横梁的两端分别安装于左右两侧的Y横梁导轨上并可由Y横梁同步带驱动其沿Y横梁导轨同步移动，所述激光切割头及摄像系统安装于X横梁导轨上并可由X横梁同步带驱动其沿X横梁导轨同步移动。其中，还包括一双头电机，该双头电机两头的转轴各连接一连杆，所述连杆末端连接有驱动轮以驱动Y横梁的Y横梁同步带。综上所述，本实用新型基于机器视觉的混合图形激光切割机可有效解决混合图形的自动化切割问题，全程减少手动加工操作步骤，一次性批量切割混合图形，自动化程度比较高。为更进一步阐述本实用新型为实现预定目的所采取的技术手段及功效，请参阅以下有关本实用新型的详细说明与附图，相信本实用新型的目的、特征与特点，应当可由此得到深入且具体的了解，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本实用新型加以限制。
以下结合附图，通过对本实用新型的具体实施方式
详细描述，将使本实用新型的技术方案及其他有益效果显而易见。附图中，
图1为绘有单种图案的待切割物体；图2为绘有多种图案的待切割物体；图3为本实用新型基于机器视觉的混合图形激光切割机一较佳实施例的立体示意图；图4为本实用新型基于机器视觉的混合图形激光切割机一较佳实施例的局部示意图；图5为本实用新型基于机器视觉的混合图形激光切割机的工作原理示意图；图6为应用本实用新型基于机器视觉的混合图形激光切割机进行混合图形切割时的一种工艺流程图；图7为应用本实用新型基于机器视觉的混合图形激光切割机进行混合图形切割时的另一种工艺流程图；图8为本实用新型基于机器视觉的混合图形激光切割机按图6所示工艺流程进行切割时摄像头的走向图；图9为本实用新型基于机器视觉的混合图形激光切割机按图7所示工艺流程进行切割时摄像头的走向图；
图10为执行图6所示工艺流程图中的自动摄像加工环节的控制程序流程图；
图11为执行图7所示工艺流程图中的自动摄像加工环节的控制程序流程图。
具体实施方式
如图3及图4所示，图3为本实用新型基于机器视觉的混合图形激光切割机一较佳实施例的立体示意图，图4为图3的局部示意图，主要显示了摄像系统和激光切割头。本实用新型基于机器视觉的混合图形激光切割机主要包括网带工作平台1、位于该网带工作平台1上方的X横梁2、位于该网带工作平台1左右两侧的Y横梁3、激光切割头4及摄像系统5，X横梁2设有X横梁导轨21及X横梁同步带22，Y横梁3设有Y横梁导轨31及Y 横梁同步带(图未示)，该X横梁2的两端分别安装于左右两侧的Y横梁导轨31上并可由 Y横梁同步带驱动其沿Y横梁导轨31同步移动，激光切割头4及摄像系统5安装于X横梁导轨21上并可由X横梁同步带22驱动激光切割头4及摄像系统5沿X横梁导轨21同步移动。摄像系统5配置为可用于机器视觉应用，主要由摄像头及图像识别模块等组成，具体可包括光学镜头、CCD (Charge-coupled Device,电荷耦合元件)等组件。X横梁同步带22 可采用电机来驱动。Y横梁3的驱动机构主要包括一双头电机8，该双头电机8两头的转轴各连接一连杆9，连杆9末端连接有驱动轮10以驱动Y横梁3的Y横梁同步带。网带工作平台1具有送料功能，网带工作平台1上方的两侧设有外壳6，一侧外壳上设有电源开关7。通过利用机电控制系统来控制以上各组件进行协同工作，应用了本实用新型基于机器视觉的混合图形激光切割机，可减少切割混合图形时手动加工操作步骤，一次性批量切割混合图形，自动化程度比较高。如图5所示，其为本实用新型基于机器视觉的混合图形激光切割机的工作原理示意图。使用本实用新型基于机器视觉的混合图形激光切割机时，首先在本实用新型的机电控制系统的软件上做好设计准备工作，然后启动机器，具有混合图案的待切割的目标物体 53(假设目标物体有圆形图案、方形图案、三角形图案)可由网带工作平台52进行送料，激光切割头与摄像系统51在X横梁导轨上作同步运动，摄像系统51首先识别网带工作平台 52表面上的目标物体53，确定各种参数，然后机器根据摄像系统51所获取的数据给激光切割头发送指令，激光切割头开始切割工作。图5中虚线部分表示摄像系统51的拍摄范围讨，其随摄像系统51的移动而变化位置，通过逐步移动摄像系统51来逐步拍摄待切割的目标物体53的整个表面，从而实现对待切割的目标物体53的整个表面的机器视觉识别。如图6及图8所示，图6为应用本实用新型基于机器视觉的混合图形激光切割机进行混合图形切割时的一种工艺流程图，图8为本实用新型基于机器视觉的混合图形激光切割机按图6所示工艺流程进行切割时摄像头的走向图。按照该流程使用本实用新型基于机器视觉的混合图形激光切割机时，主要包括第一步、手动控制移动摄像头定位，摄像头在目标物体有效范围内拍摄图案，设置每种图案的模板，记录各图案的位置。例如，摄像头拍摄圆形图案A，设置图案A的模板，产生模板A，同时记录保存各圆形图案的位置；手动移动摄像头的位置，在当前范围内拍摄方形图案B，设置图案B的模板，产生模板B，记录保存各方形图案的位置；再手动移动摄像头的位置，设置三角形图案C的模板，产生模板C，记录保存各三角形图案C的位置。第二步、根据模板设计矢量图形，设计每种模板对应的矢量图形。这里根据拍摄到的图像分别设计矢量图形A、矢量图形B及矢量图形C，分别对应于模板A、模板B及模板C。第三步、开始进行自动摄像加工环节。启动机器后该环节顺序为摄像头根据模板的顺序级别和记录的位置参数移动到目标位置，自动查找与模板x(注x为某一个)相匹配的图案X，查找成功根据设计的相对应矢量图形X进行切割，完成则根据记录的位置参数自动移动摄像头，继续查找其他图案进行切割，直至完成。按照此工艺流程操作，由于摄像头为按预先保存的各图案的位置移动，因此形成如图8所示的摄像头走向图。图8中的箭头走向表示摄像头按所记录保存的位置自动移动到目标位置。如图7及图9所示，图7为应用本实用新型基于机器视觉的混合图形激光切割机进行混合图形切割时的另一种工艺流程图，图9为本实用新型基于机器视觉的混合图形激光切割机按图7所示工艺流程进行切割时摄像头的走向图。按照该流程使用本实用新型基于机器视觉的混合图形激光切割机时，主要包括第一步、手动控制移动摄像头定位，摄像头在目标物体有效范围内拍摄图案，设置每种图案的模板。例如，摄像头拍摄圆形图案A，设置图案A的模板，产生模板A ；手动控制移动摄像头的位置，拍摄方形图案B，设置图案B的模板，产生模板B ；再手动移动摄像头的位置，设置三角形图案C的模板，产生模板C。第二步、根据模板设计矢量图形，设计每种模板对应的矢量图形。根据拍摄到的图像分别设计矢量图形A、矢量图形B及矢量图形C，分别对应于模板A、模板B及模板C。第三步、开始进行自动摄像加工环节。设置加工的幅面范围，启动机器后该环节顺序为摄像头在当前点逐步移动，自动查找与模板x(注x为某一个)相匹配的图案X，查找成功根据设计的相对应矢量图形χ进行切割，完成则从当前位置逐步自动移动摄像头，继续查找其他图案进行切割，直至完成。按照此工艺流程操作，摄像头为按区域有规律逐步移动，形成如图9所示的摄像头走向图。图9中的箭头走向表示摄像头按从左到右(或从右到左)的顺序有规律的逐步按区域移动。除按图9的方式外，也可采用其它规律移动摄像头，如从上到下或从下到上， 只要最终摄像头移动经过了整个加工区域即可。本实用新型基于机器视觉的混合图形激光切割机在执行图6或图7的工艺流程的第三步时，该自动摄像加工环节可利用软件程序控制切割机一次性完成，其控制机理为程序获取所有模板的参数值和图案加工位置参数，确定模板的切割先后顺序，并获得启动指令后，开始寻获目标图案；根据模板的参数，识别所需的目标图案后，再确定当前的位置和参数，同时获取与图案相对应的矢量图形参数，开始切割图案，直到没有匹配的目标图案为止。具体参见
图10，其为执行图6所示工艺流程图中的自动摄像加工环节的控制程序流程图，显示了根据预先记录的图案位置进行自动摄像加工控制的流程；以及参见
图11，其为执行图7所示工艺流程图中的自动摄像加工环节的控制程序流程图，显示了按区域移动摄像头进行自动摄像加工控制的流程。综上所述，本实用新型基于机器视觉的混合图形激光切割机可有效解决混合图形的自动化切割问题，全程减少手动加工操作步骤，一次性批量切割混合图形，自动化程度比较高。以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本实用新型后附的权利要求的保护范围。
权利要求1.一种基于机器视觉的混合图形激光切割机，其特征在于，包括网带工作平台、位于该网带工作平台上方的X横梁、位于该网带工作平台左右两侧的Y横梁、激光切割头及摄像系统，所述X横梁设有X横梁导轨及X横梁同步带，所述Y横梁设有Y横梁导轨及Y横梁同步带，该X横梁的两端分别安装于左右两侧的Y横梁导轨上并可由Y横梁同步带驱动其沿Y 横梁导轨同步移动，所述激光切割头及摄像系统安装于X横梁导轨上并可由X横梁同步带驱动其沿X横梁导轨同步移动。
2.如权利要求1所述的基于机器视觉的混合图形激光切割机，其特征在于，还包括一双头电机，该双头电机两头的转轴各连接一连杆，所述连杆末端连接有驱动轮以驱动Y横梁的Y横梁同步带。
专利摘要本实用新型涉及一种基于机器视觉的混合图形激光切割机，其包括网带工作平台、位于该网带工作平台上方的X横梁、位于该网带工作平台左右两侧的Y横梁、激光切割头及摄像系统，所述X横梁设有X横梁导轨及X横梁同步带，所述Y横梁设有Y横梁导轨及Y横梁同步带，该X横梁的两端分别安装于左右两侧的Y横梁导轨上并可由Y横梁同步带驱动其沿Y横梁导轨同步移动，所述激光切割头及摄像系统安装于X横梁导轨上并可由X横梁同步带驱动其沿X横梁导轨同步移动。本实用新型基于机器视觉的混合图形激光切割机可有效解决混合图形的自动化切割问题，全程减少手动加工操作步骤，一次性批量切割混合图形，自动化程度比较高。
文档编号B23K26/38GK202106140SQ20112018549
公开日2012年1月11日 申请日期2011年6月2日 优先权日2011年6月2日
发明者唐凤, 唐太平, 宋义方, 张进, 王军 申请人:广东大族粤铭激光科技股份有限公司