靶标获取设备及靶标获取控制方法与流程

本发明涉及定位技术领域，尤其涉及一种靶标获取设备及靶标获取控制方法。

背景技术：

激光加工生产中，通常利用靶标获取设备获取工件上的靶标对工件进行定位，以提高激光加工中的工作效率和加工精度。现有的图像传感器的视窗大小是固定不变的。然而，在某些应用场景中，例如，对靶标获取设备进行维护校正时，由于靶标尺寸较小且相邻靶标之间间距过小等原因，有时在所述视窗中可能会出现两个或两个以上的靶标，导致靶标获取设备抓靶定位异常，需对靶标获取设备进行移位等操作，使得所述视窗仅出现一个靶标。如此，容易影响靶标获取设备的定位效率。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明实施例公开一种能够提高定位效率的靶标获取设备及靶标获取控制方法。

一种靶标获取设备，包括摄像装置，所述摄像装置包括镜头及图像传感器，所述图像传感器具有尺寸可调的视窗，所述图像传感器用于对经所述镜头传送至所述视窗的光进行感应及成像处理，从而得到用于进行靶标获取的目标影像。

一种靶标获取设备的靶标获取控制方法，其包括以下步骤：

调节图像传感器的视窗尺寸；

所述图像传感器对传送至调节尺寸后的视窗的光进行感应及成像处理，从而得到用于进行靶标获取的目标影像。

本发明提供的靶标获取设备及其靶标获取控制方法，所述图像传感器的视窗尺寸可调整，方便所述靶标获取设备获取靶标进行定位。此外，由于靶标获取设备仅调节视窗的尺寸，而无需改变靶标获取设备的机械位置及其他参数，换而言之，无需对靶标获取设备的抓靶定位精度进行调整及/或校正，进一步提高靶标获取设备的使用便利性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明第一实施方式提供的靶标获取设备的工作示意图。

图2为摄像装置的结构框图。

图3为靶标获取设备定位正常的情况下图像传感器的视窗的示意图。

图4为靶标获取设备定位异常的情况下图像传感器的视窗的一示意图。

图5为靶标获取设备的图像传感器的视窗尺寸调整前及调整后的示意图。

图6为本发明第二实施方式提供的一种靶标获取设备的示意图。

图7a为可变光圈机构的平面示意图。

图7b为可变光圈机构的侧视图。

图8a为可变光圈机构在第一光圈尺寸时图像传感器的视窗为第一视窗尺寸的示意图。

图8b为可变光圈机构在第二光圈尺寸时图像传感器的视窗为第二视窗尺寸的示意图。

图8c为所述图像传感器的视窗尺寸调整前及调整后的示意图。

图9为本发明实施方式提供的靶标获取设备的靶标获取控制方法的流程图。

图10为本发明一实施方式提供的靶标获取设备的靶标获取控制方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，图1为本发明第一实施方式提供的靶标获取设备10的工作示意图。靶标获取设备10可以为蚀刻设备、激光切割机等等。靶标获取设备10用于捕获工件20上的靶标21从而对工件20进行定位，以方便对工件10进行加工。本实施方式中，工件20上的靶标21为圆形。在其他实施例中，靶标21的形状可以为十字形等其他任何可以起到标记作用的几何图形。

靶标获取设备10包括摄像装置11。摄像装置11包括镜头111及图像传感器112。图像传感器112具有尺寸可调的视窗1121(图3所示)，图像传感器112用于对经镜头111传送至视窗1121的光进行感应及成像处理，从而得到用于进行靶标获取的目标影像1123。

本实施方式中，图像传感器112为电荷耦合元件(chargecoupleddevice,ccd)。在其他实施方式中，图像传感器112还可以为互补金属氧化物半导体(complementarymeta-oxidesemiconductor，cmos)传感器。摄像装置11还包括镜头光源114与转向棱镜115。转向棱镜115的输出端与镜头111连接，转向棱镜115朝向工件20。镜头光源114用于照射工件20，使影像通过转向棱镜115传到镜头111。

请参阅图2，图2为摄像装置11的结构框图。摄像装置11还包括存储器116及处理器118。图像传感器112与存储器116均与处理器118电性连接。

存储器116用于预存储靶标模板。本实施方式中，所述靶标模板预先生成并存储于存储器116内，所述靶标模板的数量为多个，不同的工件类型对应不同的靶标模板。

处理器118用于将图像传感器112捕获的目标影像1123显示于显示部101(如图1所示)。处理器118还用于根据通过操作部103(如图1所示)输入的调整指令确定图像传感器112需要调节到的目标视窗尺寸，并通过预设算法对图像传感器112的视窗尺寸进行设置而将图像传感器112的视窗尺寸调节为目标视窗尺寸。本实施方式中，所述预设算法包括图像识别算法，处理器118通过所述图像识别算法从所述目标影像1123识别出靶标1125。

其中，所述输入的调整指令可包括目标视窗尺寸的值，或包括视窗尺寸的调节幅度和方向的信息。当输入的调整指令包括目标视窗尺寸的值时，根据所述调整指令，处理器118可以将视窗1121的尺寸直接调节到目标视窗尺寸。当输入的调整指令包括视窗尺寸的调节幅度和方向的信息时，处理器118也可以响应所述调整指令，通过调节幅度增大或缩小使视窗1121的尺寸逐步调节至目标视窗尺寸。

本实施方式中，显示部101为一显示屏，操作部103为触摸屏。操作部103与显示部101层叠设置，用户通过触控输入的方式输入调整指令及输入设置视窗1121的尺寸。设用户通过操作部103设置的新的视窗1121尺寸为目标视窗尺寸。在其他实施方式中，操作部103还可以为按键等操作结构。显示部101、操作部103与摄像装置11可以独立设置，显示部101、操作部103亦可以整合于摄像装置11上。

处理器118还用于根据所述目标影像1123判断靶标获取设备10是否定位正常，若处理器118判定靶标获取设备10定位异常，处理器118控制一输出装置输出第一提醒消息，用于提醒用户靶标获取设备10定位异常。本实施方式中，所述输出装置包括显示部101。可以理解，所述输出装置还可包括发声装置，例如喇叭、语音装置、蜂鸣器等。

具体的，请参阅图3，图3为靶标获取设备10定位正常的情况时图像传感器112的视窗1121示意图。在靶标获取设备10定位正常的情况时，视窗1121中的靶标1125的数量为1个。处理器118根据所述靶标模板对图像传感器112所捕获的目标影像1123进行分析处理，以识别出所述目标影像1123中的靶标1125并根据所述识别出的靶标1125获取定位信息。所述定位信息为工件20的位置，或靶标21位于工件20上的位置，所述靶标21位于工件20上的位置为工件20待加工的位置。所述靶标获取设备10根据所述定位信息对工件20进行加工作业，从而提高加工的精度及加工效率。

处理器118在根据所述识别出的靶标1125确定获取定位信息失败时，则判定所述靶标获取设备10定位异常。本实施方式中，请参阅图4，图4所示为靶标获取设备定位异常时图像传感器的视窗的一示意图，视窗1121内有靶标1125，但靶标1125的数量超过1个，由于靶标1125的数量超过1个，处理器118识别出靶标1125但无法根据识别出的靶标1125确定对工件20上的哪个靶标21进行定位，进而无法通过图像识别靶标及根据所述靶标获取定位信息，从而导致靶标获取设备10获取定位信息失败。

在处理器118判定靶标获取设备10定位异常的情况下，处理器118还用于控制显示部101输出第一提醒消息。所述第一提醒消息用于提醒用户所述靶标获取设备10定位异常。

在处理器118判定靶标获取设备10定位异常的情况下，处理器118还用于控制显示部101输出第二提醒消息。所述第二提醒消息用于提醒用户是否需设置视窗尺寸。本实施方式中，在显示部101弹出所述第一提醒消息后，处理器118在预设时间阀值后控制显示部101弹出所述第二提醒消息。可以理解，处理器118也可控制显示部101同时输出所述第一提醒消息与所述第二提醒消息。

处理器118还用于在根据操作部103检测到的用户针对所述第二提醒消息的操作动作时，根据用户通过操作部103输入的所述调整指令调整视窗的尺寸。具体的，所述输出装置包括显示部101，操作部103为触摸屏，显示部101和操作部103组合成触摸显示屏，处理器118在操作部103检测到用户针对所述第二提醒消息输入的用于指示需调整设置视窗尺寸的指示操作时，控制显示部101切换至尺寸输入操作界面，方便用户进行目标视窗尺寸的输入操作。

操作部103检测用户在所述尺寸输入操作界面的操作动作，进而获取用户输入设置的目标视窗尺寸并将所述目标视窗尺寸发送至处理器118。处理器118还用于比较所述目标视窗尺寸与预设尺寸范围。若所述目标视窗尺寸在所述预设尺寸范围内，处理器118控制图像传感器112根据所述目标视窗尺寸调整视窗1121的尺寸。若所述目标视窗尺寸不在所述预设尺寸范围内，处理器118控制显示部101输出报警信号。所述输出报警信号可以为，处理器118控制显示部101输出的第二提醒消息。可以理解，所述报警信号也可以为其他信息，例如所述报警信号可以为第一提醒消息。

本实施方式中，请再次参阅图3，视窗1121为方形，视窗1121的第一方边的尺寸设为d1，视窗1121与所述第一方边相邻的第二方边的尺寸设为d2，所述视窗尺寸表征为d1×d2。所述预设尺寸范围包括视窗最大尺寸及视窗最小尺寸，视窗1121的尺寸能够在所述预设尺寸范围之间进行调整。处理器118以视窗1121的中心位置作为基准点，所述中心位置为第一方边的中垂线与所述第二方边的中垂线的交叉位置，处理器118控制对视窗1121进行缩小或扩大。靶标获取设备10定位正常工作时，靶标1125位于视窗1121的中心位置。可以理解，不限定视窗1121为方形，视窗1121可以为其他形状，例如圆形。

以下举一例进行简单说明。请参阅图5，图5为靶标获取设备的图像传感器的视窗尺寸调整前及调整后的示意图。设视窗最大尺寸为10mm×10mm，视窗最小尺寸为3mm×3mm，设图像传感器112的视窗1121未调整前尺寸为所述第一视窗尺寸。当操作部103检测到d1的输入值为4及d2的输入值为4，所述目标视窗尺寸为4×4。由于4×4位于所述预设尺寸范围，处理器118判定所述目标视窗尺寸在所述预设尺寸范围，处理器118根据所述目标视窗尺寸调整所述视窗1121的尺寸。可见，调整前的视窗显示的目标影像包括两个靶标的影像，而经尺寸调整后的视窗1121显示的目标影像1123仅包括1个靶标1125。

当操作部103检测到用户针对所述第二提醒消息输入的用于指示不需调整设置视窗尺寸的指示操作时，操作部103生成用户不需调整设置视窗尺寸的不需调整指令至处理器118。处理器118根据所述不需调整指令控制靶标获取设备10停止作业。

使用靶标获取设备10时，靶标获取设备10与工件20进行初步定位，镜头光源114照射工件20，影像通过转向棱镜115传到镜头111。图像传感器112捕获初始目标影像，其中一靶标1125位于视窗1121的中心位置。

处理器118将所述初始目标影像显示于显示部101。处理器118根据所述初始目标影像判断靶标获取设备10是否定位正常。在处理器118判定靶标获取设备10定位异常的情况下，处理器118控制显示部101输出第一提醒消息及第二提醒消息。

靶标获取设备10定位异常时。用户通过操作部103输入调整指令，处理器118根据所述调整指令控制显示部101切换至尺寸输入操作界面。操作部103检测用户在所述尺寸输入操作界面的操作动作进而获取用户输入设置的目标视窗尺寸，以使目标影像1123中的靶标1125的数量仅1个。处理器118比较所述目标视窗尺寸与预设尺寸范围。若所述目标视窗尺寸在所述预设尺寸范围内，处理器118控制图像传感器112根据所述目标视窗尺寸调整视窗1121的尺寸。图像传感器112对经镜头111传送至调节尺寸后的视窗1121的光进行感应及成像处理，从而得到用于进行靶标获取的目标影像。

本实施方式提供的靶标获取设备10，图像传感器112的视窗1121可调整，使得所述视窗1121内的靶标的数量不超过1个，方便靶标获取设备10的抓靶定位。此外，靶标获取设备10仅通过调节视窗1121的尺寸，而无需改变靶标获取设备10的机械位置及其他参数，换而言之，无需对靶标获取设备10的抓靶定位精度进行调整及/或校正，进一步提高靶标获取设备10的使用便利性。当图像传感器112的视窗1121变小时，对于靶标21的间距的要求也就减小，即两个靶标21之间的距离可以适当变小。在所述靶标获取设备10进行校正时，在加工范围内可以加工更多的靶标来进行抓靶校正，提高加工设备精度。

请参阅图6，图6为本发明第二实施方式提供的一种摄像装置31的示意图。摄像装置31与第一实施方式提供的摄像装置11大致相同。请参阅图7a，图7a为可变光圈机构的平面示意图，不同在于，摄像装置31还包括可拆卸地装设于镜头311上的可变光圈机构317，可变光圈机构317设置于镜头311前面。处理器根据调整指令确定所述图像传感器需要调节到的目标视窗尺寸，并控制可变光圈机构317将光圈尺寸调节为与目标视窗尺寸相应的尺寸，而使得所述图像传感器的视窗调节为所述目标视窗尺寸。

请参阅图7b，图7b为可变光圈机构的侧视图。可变光圈机构317具可调节的多个光圈尺寸，用于调节进入镜头311的进光量，从而调整所述图像传感器的视窗尺寸。当可变光圈机构317为第一光圈尺寸时，所述图像传感器的视窗为第一视窗尺寸；当可变光圈机构317为第二光圈尺寸时，所述图像传感器的视窗为第二视窗尺寸。

请继续参阅图7a及7b，本实施方式中，可变光圈机构317包括光圈框3171、多个光圈叶片3173及调节件3175。光圈框3171固定于镜头311的前端，多个光圈叶片3173能够调节地装设于光圈框3171上，多个光圈叶片3173之间形成的间隙的尺寸为可变光圈机构317的光圈尺寸，调节件3175用于驱动光圈叶片3173运动以使光圈框3171展开或收容于光圈框3171而调整多个光圈叶片3173之间形成的间隙的尺寸，从而调整可变光圈机构317的光圈大小。

设可变光圈机构317的外径为a，设可变光圈机构317的最大内径为b，可变光圈机构317的最小内径为c，设镜头311的外径为d。本实施方式中，当可变光圈机构317为第一光圈尺寸时，所述图像传感器的视窗为第一视窗尺寸，所述第一视窗尺寸为所述图像传感器的默认视窗尺寸。

其中，a大于d，以预留一定空间以增加固定装置以及缓冲泡棉，所述固定装置用于将可变光圈机构317固定于镜头311上。所述缓冲泡棉用于在靶标获取设备30受到冲击时进行缓冲；b小于d，避免在不需遮挡的情况下，正常视窗被遮蔽。

请参阅图8a，图8a为可变光圈机构在第一光圈尺寸时图像传感器的视窗为第一视窗尺寸的示意图。线301代表可变光圈机构317的光圈尺寸为第一光圈尺寸。线302所示区域为所述图像传感器的视窗在第一视窗尺寸时的区域。所述靶标的直径为d。靶标3125位于所述视窗的中心位置。

请参阅图8b，图8b为可变光圈机构在第二光圈尺寸时图像传感器的视窗为第二视窗尺寸的示意图。线303代表可变光圈机构317的光圈尺寸为第二光圈尺寸。线305所示区域为所述视窗在第二视窗尺寸时的区域。所述可变光圈机构317的最小内径c等于所述靶标的直径d与所述靶标获取设备的靶标获取误差(抓靶误差)δd之和。靶标获取误差取决于所述靶标获取设备本身精度。例如所述靶标获取设备正常使用时，加工平台移动至所述图像传感器的视窗时，获取的靶标位置与设定位置误差δd通常很小(常见30μm以内)。但所述靶标获取设备的摄像装置31校正过程中，两者距离会相距较远。所以选取可变光圈最小内径时需参考此值。

请参阅图8c，图8c为所述图像传感器的视窗尺寸调整前及调整后的视窗示意图。调节可变光圈机构317，使光圈叶片3173遮挡部分镜头，调节所述视窗的尺寸大小，使所述视窗中的靶标3125数量为1个。设所述视窗的初始尺寸为第一视窗尺寸。线302所示区域为所述视窗在第一视窗尺寸时的区域。线305所示区域为所述视窗在调节尺寸后的区域。

请参阅图9，图9为本发明一实施方式提供的一种靶标获取设备的靶标获取控制方法流程图。所述靶标获取控制方法包括以下步骤：

步骤101，调节图像传感器的视窗尺寸。本实施方式中，通过操作部输入的调整指令调整所述图像传感器的视窗尺寸，包括：根据所述调整指令确定所述图像传感器需要调节到的目标视窗尺寸，并控制可变光圈机构将光圈尺寸调节为与目标视窗尺寸相应的尺寸，而使得所述图像传感器的视窗调节为所述目标视窗尺寸。

步骤102，通过所述图像传感器的调节尺寸后的视窗进行感光及成像处理，从而得到用于靶标获取的目标影像。

请参阅图10，图10为本发明一实施方式提供的一种靶标获取设备的靶标获取控制方法流程图。靶标获取设备应用于加工设备中，通过获取工件上的靶标进行定位。所述靶标控制方法包括以下步骤：

步骤201，控制图像传感器获取对经镜头传送至视窗的初始目标影像。

本实施方式中，所述初始目标影像显示于显示部。所述靶标获取设备初始化后进入定位作业。所述靶标获取设备可以处于加工进程或者抓靶校正的进程，所述靶标获取设备能够获取靶标进行定位作业即可。

步骤202，根据所述初始目标影像判断所述靶标获取设备是否定位正常，若判定为否即所述靶标获取设备定位异常时，则执行步骤203；若判定为是即所述靶标获取设备定位正常，则执行步骤211。

本实施方式中，所述根据所述初始目标影像判断所述靶标获取设备是否定位正常，包括：根据靶标模板对所述初始目标影像进行分析处理，以识别出所述初始目标影像中的靶标并根据所述识别出的靶标获取定位信息，根据所述识别出的靶标获取定位信息失败时，则判定所述靶标获取设备定位异常。所述定位信息为工件位置或靶标在工件上的位置。所述靶标获取设备根据所述定位信息进行加工。在所述靶标获取设备定位正常的情况时，所述视窗中的靶标的数量为1个。所述靶标获取设备根据所述定位信息对工件进行加工作业。但当所述图像传感器的视窗中的靶标的数量超过1个时，处理器无法确定对所述工件上的哪个靶标进行定位，进而无法对所述目标影像进行图像识别获取得到靶标及定位信息，从而导致所述靶标获取设备定位异常。

步骤203，控制一输出装置输出第一提醒消息，用于提醒用户所述靶标获取设备定位异常。

本实施方式中，所述输出装置包括显示部。

步骤204，控制所述输出装置输出第二提醒消息，用于提醒用户是否需调整所述视窗尺寸。

步骤205，操作部检测用户针对所述第二提醒消息的操作动作，判断用户意图以确定所述图像传感器的视窗是否需调节到目标视窗尺寸。在所述操作部检测到用户针对所述第二提醒消息输入的用于指示需调整设置视窗尺寸的指示操作时生成调整指令，执行步骤206，当检测到针对所述第二提醒消息输入的用于指示不需调整设置视窗尺寸的指示操作时执行步骤210。

本实施方式中，所述操作部检测用户针对所述第二提醒消息的操作动作。所述操作部可为触摸屏、键盘等输入装置。

步骤206，根据所述调整指令控制所述显示部切换至尺寸输入操作界面，方便用户进行目标视窗尺寸的输入操作。

步骤207，获取用户通过所述操作部输入设置的目标视窗尺寸。本实施方式中，用户通过操作部输入设置目标视窗尺寸，所述操作部能够检测到用户在所述尺寸输入操作界面的操作动作进而获取用户输入设置的目标视窗尺寸。

步骤208，比较所述目标视窗尺寸与预设尺寸范围，判断所述目标视窗尺寸是否在所述预设尺寸范围。若所述目标视窗尺寸在所述预设尺寸范围内则执行步骤209，若所述目标视窗尺寸不在所述预设尺寸范围内则返回步骤204。

可以理解，若所述目标视窗尺寸不在所述预设尺寸范围内也可返回步骤203。

步骤209，根据所述目标视窗尺寸调节所述图像传感器的视窗尺寸。本实施方式中，根据所述目标视窗尺寸控制调节图像传感器的视窗尺寸。在执行完步骤209后，返回步骤201，所述图像传感器对经所述镜头传送至调节尺寸后的视窗的光进行感应及成像处理，从而得到用于靶标获取的目标影像。

步骤210，控制所述靶标获取设备停止靶标获取作业。

步骤211，靶标获取设备进行加工作业。

在其他实施方式中，步骤202-208、步骤210-211可以省略，一种靶标获取设备的靶标获取控制方法，其包括以下步骤：调节图像传感器的视窗尺寸；所述图像传感器对经所述镜头传送至调节尺寸后的视窗的光进行感应及成像处理，从而得到用于靶标获取的目标影像。

可以理解，所述操作部可以为旋钮，即通过旋转旋钮直接调节所述图像传感器的视窗尺寸。

本发明提供的靶标获取设备及其靶标获取控制方法，所述图像传感器的视窗可调整，方便所述靶标获取设备获取用于靶标获取的目标影像。此外，由于靶标获取设备仅调节视窗的尺寸，而无需改变靶标获取设备的机械位置及其他参数，换而言之，无需对靶标获取设备的抓靶定位精度进行调整及/或校正，进一步提高靶标获取设备的使用便利性。

以上所述是本发明的优选实施例，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。