1  DMV雙攝像機(jī)檢測(cè)原理

激光切割機(jī)是利用經(jīng)聚焦的高功率密度激光束照射工件，使被照射的材料迅速熔化、汽化、燒蝕或達(dá)到燃點(diǎn)，同時(shí)借助與光束同軸的高速氣流吹除熔融物質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)將工件割開(kāi)。激光切割屬于熱切割方法之一�？蛻�(hù)目前的需要激光切割的板材尺寸約為1m×1.2m，需要利用激光切割出如圖1的一個(gè)個(gè)小矩形，切割精度要求為0.05mm。由于被切割材料本體比較長(zhǎng)，在上料的時(shí)候，往往很難保證其一致性，所以需要考慮采用視覺(jué)（又稱(chēng)CCD）來(lái)檢測(cè)板材的傾斜角度以及偏移量。

圖1 板材切割形狀

由于材料本體尺寸比較大，如果將被測(cè)物完全拍攝到，則其檢測(cè)精度必然無(wú)法達(dá)到要求。所以考慮只拍攝該板材上的上下兩個(gè)MARK（標(biāo)記）的位置，獲知兩個(gè)MARK點(diǎn)的偏移量后可通過(guò)推導(dǎo)得出該板材的整體偏移量以及旋轉(zhuǎn)角度。

為確保檢測(cè)精度，所以考慮采用一個(gè)相機(jī)各拍攝一個(gè)MARK的方法。本系統(tǒng)中采用2個(gè)相機(jī)和4個(gè)光源的架構(gòu)。

圖2 相機(jī)拍攝MARK

在材料無(wú)任何旋轉(zhuǎn)以及偏移的情況下，兩個(gè)MARK點(diǎn)的理論坐標(biāo)為X1，Y1與X2，Y2。在實(shí)際上料以后，相機(jī)拍攝后會(huì)獲取實(shí)際的坐標(biāo)X3，Y3和X4，Y4。由此就可得：

ΔX1=X1-X3；ΔX2=X2-X4；ΔY1=Y1-Y3；ΔY2=Y2-Y2

根據(jù)上位機(jī)軟件的計(jì)算，實(shí)際坐標(biāo)之間的連線與理論坐標(biāo)的連線就可獲知該板材的旋轉(zhuǎn)角度θ角。結(jié)合水平ΔX1，ΔX2以及垂直方向的ΔY1以及ΔY2，就可準(zhǔn)確獲知板材的整體偏移及旋轉(zhuǎn)角度。

圖3 計(jì)算板材的整體偏移及旋轉(zhuǎn)角度

由于本案檢測(cè)精度要求較高，MARK點(diǎn)的設(shè)置也變的尤為重要，經(jīng)過(guò)多方討論，最終確定MARK采用如下方案：

圖4 精確確定MARK位置的方案示意

由于拍攝距離客戶(hù)要求330mm的物距，以及考慮到檢測(cè)精度要求，所以采用2個(gè)增倍鏡頭以及接環(huán)。由此可獲得如下視野：

圖5 拍攝視野

本項(xiàng)目都采用80萬(wàn)像素的相機(jī)，分辨率為1024×768，可根據(jù)分布像素推算檢測(cè)精度:

4mm/1024pixel= 0.004mm/pixel（一個(gè)像素值代表0.003mm）；考慮到系統(tǒng)存在檢測(cè)誤差以及外部光源干擾與振動(dòng)干擾，可以計(jì)算，本系統(tǒng)檢測(cè)精度在0.012mm。

 使用“邊形匹配”工具，定位Mark點(diǎn)的位置：

圖6 確定MARK位置界面界面圖

使用“邊緣位置”工具，檢測(cè)Mark點(diǎn)的交叉點(diǎn)X，Y軸坐標(biāo)。

圖7 確定MARK點(diǎn)坐標(biāo)界面顯示

同時(shí)，本DMV系統(tǒng)支持以太網(wǎng)通訊功能，可將檢測(cè)到的坐標(biāo)偏移量，通過(guò)以太網(wǎng)通訊的方式送到上位機(jī)，并進(jìn)行處理。本案中客戶(hù)采用的上位機(jī)是工業(yè)電腦。

圖8 數(shù)據(jù)輸出界面顯示

圖9 雙相機(jī)架設(shè)

2  系統(tǒng)配置

系統(tǒng)配置如表1所示。

表1 系統(tǒng)配置

3  結(jié)束語(yǔ)

在本切割系統(tǒng)中，視覺(jué)定位為其精度的切割提供了最前端的檢測(cè)數(shù)據(jù)。為其最終獲得滿(mǎn)足要求的切割精度提供了保證。視覺(jué)檢測(cè)為許多先前無(wú)法檢測(cè)或者難以檢測(cè)的數(shù)據(jù)提供了一種全新的解決方案。

作者簡(jiǎn)介：

宗偉，出生于1981 年 06 月，畢業(yè)于上海電機(jī)學(xué)院機(jī)械系機(jī)械設(shè)備及自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)，現(xiàn)就職于中達(dá)電通股份有限公司儀表產(chǎn)品開(kāi)發(fā)處，主要專(zhuān)注于臺(tái)達(dá)儀表的技術(shù)支持以及市場(chǎng)開(kāi)發(fā)。