专利名称：一种摄像识别自动定位切割系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种激光切割系统，尤其是用于定位和切割商标、标牌等一切可通过
摄像识别工作的一种摄像识别自动定位切割系统。
背景技术：
现有激光切割系统只能按照设计的切割路径加工工件，当工件本身发生变形、位 置偏移或旋转时，系统不能自动进行适应，从而无法加工这类工件。这在很大程度上影响了 产品的使用，不能满足市场需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种摄像识别自动定位切割系统，克服了上述产品在使用 时，不能自动调整适应的不足。 本发明的目的是通过以下技术方案来实现 —种摄像识别自动定位切割系统，主要包括主控MCU模块和片选、逻辑模块，所述 主控MCU模块输入连接晶振模块和复位模块，所述主控MCU模块输出连接To/From驱动模 块，To/From驱动模块输出连接电机；所述主控MCU模块输入/输出连接10扩展模块、外部 SRAM模块和串口电平转换模块，10扩展模块输入连接复位模块，10扩展模块通过并口输入 连接PC模块；所述串口电平转换模块通过串口输入/输出连接PC模块；所述主控MCU模块 输出连接片选、逻辑模块，片选、逻辑模块分别输出连接IO扩展模块和外部SRAM模块。
所述PC模块内设有自动重新定位模块和匹配模块。
所述自动重新定位模块的工作流程为 1)首先进行程序初始化，分配资源，开启数字相机连续拍摄模式；
2)根据连接设备的类型设定设备分辨率，供数据输出使用； 3)进入预览模式，确认是否已经校准参数，如已经校准参数则继续后续操作；如 未校准参数，则设置供校准参数用的标准圆的直径，然后再进行后续操作；
4)控制数字相机移动到需要拍摄的位置； 5)调整色调和饱和度使拍摄到的图形达到最佳明暗对比效果； 6)将数字相机工作模式修改为单帧拍摄模式，进入输出模式采集一帧静态彩色图 像，用户可调整灰度转换使用的RGB比例已达到最佳前景和背景对比效果；
7)使用上述调整后的RGB转换比例将彩色图像转换为灰度图像，进入灰度模式， 用户可调整亮度和对比度进一步锐化前景和背景的对比效果； 8)使用上述调整后的亮度和对比度设置将灰度图像转换为黑白图像，用户可调整 转换适用的阈值，以得到需要的前景图形；
9)如不需校准系统，则进入后续操作； 10)通过轮廓提取算法识别出所有前景图形的外轮廓并按照用户设定的外扩值进 行外扩；
11)用户通过鼠标单击选择要加工的外轮廓，并按照用户设定的平滑值进行平滑 处理； 12)按照用户设定的输出模式和参数提取图形轮廓并输出数据到设备； 13)输出完毕，进入重复加工模式如需重复加工，则使用保存的设置值代替人工
干预，重复步骤4);如不需重复加工，则进入预览模式； 14)如步骤9)需校准系统，则通过轮廓提取算法识别出标准圆的轮廓； 15)用户通过鼠标单击选择标准圆的外轮廓，并按照用户设定的平滑值进行平滑
处理； 16)按照用户设定的参数输出数据到设备； 17)设备加工位置和尺寸如与标准圆重合，则保存系统参数设置，进入预览模式； 如设备加工位置和尺寸如与标准圆不重合，则人工修改自动测试到系统参数，重复步骤 16)。 所述匹配模块的工作流程为 1)首先进行程序初始化，分配资源，开启数字相机连续拍摄模式；
2)根据连接设备的类型设定设备分辨率，供数据输出使用； 3)进入预览模式，确认是否已经设置系统参数，如已经设置系统参数则继续后续 操作；如未设置系统参数，则从匹配模块中导出校准后的系统参数并导入程序，然后再进行 后续操作； 4)控制数字相机移动到需要拍摄的位置； 5)调整数字相机的增益值，得到亮度合适的图像； 6)将数字相机工作模式修改为单帧拍摄模式，进入输出模式采集一帧静态彩色图
像，使用标准灰度转换算法将图像转换成灰度图像； 7)导入设计图形并调整大小和形状以匹配拍摄到得图像； 8)采用单特征或双特征模式设置需要匹配的特征； 9)按照设定的模式和加工参数输出数据，如不需手动输出，则继续后续操作；
10)匹配模块将用户选定的特征点与拍摄到的图像进行投影匹配，并更正特征点 的真实位置，根据特征点和导入的设计图形间的位置关系对设计图像进行位置和角度的修 正，并将修正过的数据转化为加工指令传送给设备； 11)核对系统是否完成所有对象特征匹配及数据输出，如完成，则输出完毕进入重 复加工模式；如未完成，则重复步骤10); 12)如需重复加工，则使用系统保存的设置值代替人工干预从步骤4)开始重新操
作；如不需重复加工，则进入预览模式； 13)步骤9)如需手动输出则进入手动控制； 14)进行步骤10)后暂停操作等待用户指令，如设备加工准确，则手动切割下一 个，如设备加工不准确，则调整精度值后重试或调整设计图形位置或角度后重试；
所述步骤14)中如设备加工准确后也可转换到自动输出模式进入步骤11)。
数据传输方式数字相机拍摄的图像通过USB接口传输至PC模块，经PC模块内 的自动重新定位模块处理图像并生成切割数据后，通过并口传输至主控MCU模块，并经To/ From驱动模块传输到电机，进行切割；同时，主控MCU模块通过串口将反馈信号传输到PC模块。 本发明所述的摄像识别自动定位切割系统的有益效果为拥有自动调整功能，可 以矫正位置偏移、角度偏移等；应对发生变形的情况，可以自动生成路径，在自动生成路径 的情况下不需要设计路径；摄像定位功能的结构设计，可以实时识别工件发生的变形、位置 偏移和旋转，进而修正设计路径或自动生成切割路径来进行加工。
图1是本发明实施例所述的摄像识别自动定位切割系统的原理图； 图2是本发明实施例所述的摄像识别自动定位切割系统的电路图； 图3是本发明实施例所述的摄像识别自动定位切割系统的自动重新定位模块的
流程图； 图4是本发明实施例所述的摄像识别自动定位切割系统的匹配模块的流程图。 图中1、晶振模块；2、复位模块；3、主控MCU模块；4、片选、逻辑控制模块；5、I0扩
展模块；6、外部SRAM模块；7、串口电平转换模块；8、 To/From驱动模块；9、 PC模块；10、串
口 ；11、并口 ；12、电机；13、自动重新定位模块；14、匹配模块。
具体实施例方式
如图1所示，本发明实施例所述的摄像识别自动定位切割系统，主要包括主控MCU 模块3和片选、逻辑模块4，所述主控MCU模块3输入连接晶振模块1和复位模块2，所述 主控MCU模块3输出连接To/From驱动模块8， To/From驱动模块8输出连接电机12，主控 MCU模块3通过To/From驱动模块8可发送电机12控制信号，获取电机12驱动信号，从而 控制电机12 ;所述主控MCU模块3输入/输出连接10扩展模块5、外部SRAM模块6和串口 电平转换模块7，外部SRAM模块6可为主控MCU模块3提供所需的片外SRAM支持；10扩展 模块5输入连接复位模块2， 10扩展模块5通过并口 11输入连接PC模块9，通过IO扩展 模块5及并口 11可将从PC模块9获取的加工数据传输到主控MCU模块3 ;所述串口电平 转换模块7通过串口 10输入/输出连接PC模块9，串口电平转换模块7可对串口 10的信 号进行电平转换，转换后的串口 10的信号用于与PC模块9进行附加信息的通信，通过串口 10可将主控MCU模块3的反馈信息回传到PC模块9 ;所述主控MCU模块3输出连接片选、 逻辑模块4，片选、逻辑模块4分别输出连接10扩展模块5和外部SRAM模块6。
所述PC模块9内设有自动重新定位模块13和匹配模块14。
如图3所示，所述自动重新定位模块13的工作流程为
1)首先进行程序初始化，分配资源，开启数字相机连续拍摄模式；
2)根据连接设备的类型设定设备分辨率，供数据输出使用； 3)进入预览模式，确认是否已经校准参数，如已经校准参数则继续后续操作；如 未校准参数，则设置供校准参数用的标准圆的直径，然后再进行后续操作；
4)控制数字相机移动到需要拍摄的位置； 5)调整色调和饱和度使拍摄到的图形达到最佳明暗对比效果； 6)将数字相机工作模式修改为单帧拍摄模式，进入输出模式采集一帧静态彩色图
像，用户可调整灰度转换使用的RGB比例已达到最佳前景和背景对比效果；
7)使用上述调整后的RGB转换比例将彩色图像转换为灰度图像，进入灰度模式， 用户可调整亮度和对比度进一步锐化前景和背景的对比效果； 8)使用上述调整后的亮度和对比度设置将灰度图像转换为黑白图像，用户可调整 转换适用的阈值，以得到需要的前景图形；
9)如不需校准系统，则进入后续操作； 10)通过轮廓提取算法识别出所有前景图形的外轮廓并按照用户设定的外扩值进 行外扩； 11)用户通过鼠标单击选择要加工的外轮廓，并按照用户设定的平滑值进行平滑 处理； 12)按照用户设定的输出模式和参数提取图形轮廓并输出数据到设备； 13)输出完毕，进入重复加工模式如需重复加工，则使用保存的设置值代替人工
干预，重复步骤4);如不需重复加工，则进入预览模式； 14)如步骤9)需校准系统，则通过轮廓提取算法识别出标准圆的轮廓； 15)用户通过鼠标单击选择标准圆的外轮廓，并按照用户设定的平滑值进行平滑
处理； 16)按照用户设定的参数输出数据到设备； 17)设备加工位置和尺寸如与标准圆重合，则保存系统参数设置，进入预览模式； 如设备加工位置和尺寸如与标准圆不重合，则人工修改自动测试到系统参数，重复步骤 16)。 如图4所示，所述匹配模块14的工作流程为 1)首先进行程序初始化，分配资源，开启数字相机连续拍摄模式； 2)根据连接设备的类型设定设备分辨率，供数据输出使用； 3)进入预览模式，确认是否已经设置系统参数，如已经设置系统参数则继续后续 操作；如未设置系统参数，则从匹配模块14中导出校准后的系统参数并导入程序，然后再 进行后续操作； 4)控制数字相机移动到需要拍摄的位置； 5)调整数字相机的增益值，得到亮度合适的图像； 6)将数字相机工作模式修改为单帧拍摄模式，进入输出模式采集一帧静态彩色图
像，使用标准灰度转换算法将图像转换成灰度图像； 7)导入设计图形并调整大小和形状以匹配拍摄到得图像； 8)采用单特征或双特征模式设置需要匹配的特征； 9)按照设定的模式和加工参数输出数据，如不需手动输出，则继续后续操作；
10)匹配模块14将用户选定的特征点与拍摄到的图像进行投影匹配，并更正特征 点的真实位置，根据特征点和导入的设计图形间的位置关系对设计图像进行位置和角度的 修正，并将修正过的数据转化为加工指令传送给设备； 11)核对系统是否完成所有对象特征匹配及数据输出，如完成，则输出完毕进入重 复加工模式；如未完成，则重复步骤10); 12)如需重复加工，则使用系统保存的设置值代替人工干预从步骤4)开始重新操 作；如不需重复加工，则进入预览模式；
13)步骤9)如需手动输出则进入手动控制； 14)进行步骤10)后暂停操作等待用户指令，如设备加工准确，则手动切割下一 个，如设备加工不准确，则调整精度值后重试或调整设计图形位置或角度后重试；
所述步骤14)中如设备加工准确后也可转换到自动输出模式进入步骤11)。
数据传输方式数字相机拍摄的图像通过USB接口传输至PC模块9，经PC模块9 内的自动重新定位模块13处理图像并生成切割数据后，通过并口 11传输至主控MCU模块 3，并经To/From驱动模块8传输到电机12，进行切割；同时，主控MCU模块3通过串口 10将 反馈信号传输到PC模块9。 以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式
的一种，本领域的技术人 员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。
权利要求
一种摄像识别自动定位切割系统，主要包括主控MCU模块和片选、逻辑模块，其特征在于所述主控MCU模块输入连接晶振模块和复位模块，所述主控MCU模块输出连接To/From驱动模块，To/From驱动模块输出连接电机；所述主控MCU模块输入/输出连接IO扩展模块、外部SRAM模块和串口电平转换模块，IO扩展模块输入连接复位模块，IO扩展模块通过并口输入连接PC模块；所述串口电平转换模块通过串口输入/输出连接PC模块；所述主控MCU模块输出连接片选、逻辑模块，片选、逻辑模块分别输出连接IO扩展模块和外部SRAM模块；所述PC模块内设有自动重新定位模块和匹配模块。
2. 根据权利要求l所述的摄像识别自动定位切割系统，其特征在于所述自动重新定位模块的工作流程为1) 首先进行程序初始化，分配资源，开启数字相机连续拍摄模式；2) 根据连接设备的类型设定设备分辨率，供数据输出使用；3) 进入预览模式，确认是否已经校准参数，如已经校准参数则继续后续操作；如未校 准参数，则设置供校准参数用的标准圆的直径，然后再进行后续操作；4) 控制数字相机移动到需要拍摄的位置；5) 调整色调和饱和度使拍摄到的图形达到最佳明暗对比效果；6) 将数字相机工作模式修改为单帧拍摄模式，进入输出模式采集一帧静态彩色图像， 用户可调整灰度转换使用的RGB比例已达到最佳前景和背景对比效果；7) 使用上述调整后的RGB转换比例将彩色图像转换为灰度图像，进入灰度模式，用户 可调整亮度和对比度进一步锐化前景和背景的对比效果；8) 使用上述调整后的亮度和对比度设置将灰度图像转换为黑白图像，用户可调整转换 适用的阈值，以得到需要的前景图形；9) 如不需校准系统，则进入后续操作；10) 通过轮廓提取算法识别出所有前景图形的外轮廓并按照用户设定的外扩值进行外扩；11) 用户通过鼠标单击选择要加工的外轮廓，并按照用户设定的平滑值进行平滑处理；12) 按照用户设定的输出模式和参数提取图形轮廓并输出数据到设备；13) 输出完毕，进入重复加工模式如需重复加工，则使用保存的设置值代替人工干 预，重复步骤4);如不需重复加工，则进入预览模式。
3. 根据权利要求2所述的摄像识别自动定位切割系统，其特征在于 如步骤9)需校准系统，则1) 通过轮廓提取算法识别出标准圆的轮廓；2) 用户通过鼠标单击选择标准圆的外轮廓，并按照用户设定的平滑值进行平滑处理；3) 按照用户设定的参数输出数据到设备；4) 设备加工位置和尺寸如与标准圆重合，则保存系统参数设置，进入预览模式；如设 备加工位置和尺寸如与标准圆不重合，则人工修改自动测试到系统参数，重复步骤3)。
4. 根据权利要求1所述的摄像识别自动定位切割系统，其特征在于所述匹配模块的 工作流程为1)首先进行程序初始化，分配资源，开启数字相机连续拍摄模式；2) 根据连接设备的类型设定设备分辨率，供数据输出使用；3) 进入预览模式，确认是否已经设置系统参数，如已经设置系统参数则继续后续操作；如未设置系统参数，则从匹配模块中导出校准后的系统参数并导入程序，然后再进行后续操作；4) 控制数字相机移动到需要拍摄的位置；5) 调整数字相机的增益值，得到亮度合适的图像；6) 将数字相机工作模式修改为单帧拍摄模式，进入输出模式采集一帧静态彩色图像，使用标准灰度转换算法将图像转换成灰度图像；7) 导入设计图形并调整大小和形状以匹配拍摄到得图像；8) 采用单特征或双特征模式设置需要匹配的特征；9) 按照设定的模式和加工参数输出数据，如不需手动输出，则继续后续操作；10) 匹配模块将用户选定的特征点与拍摄到的图像进行投影匹配，并更正特征点的真实位置，根据特征点和导入的设计图形间的位置关系对设计图像进行位置和角度的修正，并将修正过的数据转化为加工指令传送给设备；11) 核对系统是否完成所有对象特征匹配及数据输出，如完成，则输出完毕进入重复加工模式；如未完成，则重复步骤10);12) 如需重复加工，则使用系统保存的设置值代替人工干预从步骤4)开始重新操作；如不需重复加工，则进入预览模式；
5. 根据权利要求3所述的摄像识别自动定位切割系统，其特征在于步骤9)如需手动输出则进入手动控制1)进行步骤IO)后暂停操作等待用户指令，如设备加工准确，则手动切割下一个，如设备加工不准确，则调整精度值后重试或调整设计图形位置或角度后重试；如设备加工准确后也可转换到自动输出模式进入步骤11)。
6. 根据权利要求l所述的摄像识别自动定位切割系统，其特征在于数据传输方式数字相机拍摄的图像通过USB接口传输至PC模块，经PC模块内的自动重新定位模块处理图像并生成切割数据后，通过并口传输至主控MCU模块，并经To/From驱动模块传输到电机，进行切割；同时，主控MCU模块通过串口将反馈信号传输到PC模块。
全文摘要
本发明涉及一种摄像识别自动定位切割系统，包括主控MCU模块和片选、逻辑模块，所述主控MCU模块连接To/From驱动模块，To/From驱动模块连接电机；所述主控MCU模块连接IO扩展模块、外部SRAM模块和串口电平转换模块，IO扩展模块输入连接复位模块，IO扩展模块连接PC模块；所述串口电平转换模块连接PC模块；所述主控MCU模块输出连接片选、逻辑模块，片选、逻辑模块分别连接IO扩展模块和外部SRAM模块；所述PC模块内设有自动重新定位模块和匹配模块。本发明有益效果为拥有自动调整功能，可以矫正位置偏移、角度偏移等；可以自动生成路径；可以实时识别工件发生的变形、位置偏移和旋转。
文档编号G05B19/19GK101699358SQ200910170038
公开日2010年4月28日 申请日期2009年9月1日 优先权日2009年9月1日
发明者黄新营 申请人:北京开天科技有限公司