一種應(yīng)用于智能激光切割的圖像自動(dòng)標(biāo)定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于智能激光切割的圖像自動(dòng)標(biāo)定方法，屬于圖像處理技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]常用激光切割方法有示教機(jī)械手切割和激光視覺(jué)傳感切割。在進(jìn)行具體切割作業(yè)之前通常都需要進(jìn)行繁瑣的機(jī)械標(biāo)定過(guò)程，這一過(guò)程目的在于找到工件坐標(biāo)系與機(jī)械臂坐標(biāo)系下的相對(duì)關(guān)系，從而確定工件在機(jī)械臂坐標(biāo)系的具體位置。
[0003]圖像標(biāo)定可將圖像的像素坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換至世界坐標(biāo)系，已達(dá)到像素坐標(biāo)點(diǎn)與世界系坐標(biāo)點(diǎn)相映射的關(guān)系。目前常使用的方法是通過(guò)黑白格的標(biāo)定板或者標(biāo)定帶進(jìn)行手工標(biāo)定操作，操作過(guò)程繁瑣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是:提出一種應(yīng)用于智能激光切割的圖像自動(dòng)標(biāo)定方法。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種應(yīng)用于智能激光切割的圖像自動(dòng)標(biāo)定方法，在激光切割平臺(tái)的表面設(shè)定圓形標(biāo)定點(diǎn)，每個(gè)標(biāo)定點(diǎn)圓心位置表示激光切割機(jī)械臂坐標(biāo)系下的一個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)，通過(guò)Tsai兩步法來(lái)獲得切割圖像像素坐標(biāo)與激光切割機(jī)械臂坐標(biāo)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，所述方法包括如下步驟:
(1)、將每個(gè)標(biāo)定點(diǎn)分為六、8、(:、04、？、6、!1、I不同的區(qū)域；
所述A區(qū)為以圓心為中心的中心圓，A區(qū)與標(biāo)定點(diǎn)外圓外邊之間有一個(gè)內(nèi)圓，中心園與內(nèi)圓之間均分為B、C、D、E區(qū)，內(nèi)圓與外圓之間均分為F、G、H、I區(qū)；
(2)每個(gè)標(biāo)定點(diǎn)的區(qū)域內(nèi)有不同的顏色區(qū)分，通過(guò)不同區(qū)域顏色排列區(qū)分每個(gè)標(biāo)定點(diǎn)，設(shè)白色為0，黃色為1，藍(lán)色為2，紅色為3 ；
(3 )、掃描圖像，提取各個(gè)標(biāo)定點(diǎn)A區(qū)黃色圓，將組成各個(gè)A區(qū)圓的像素坐標(biāo)求算術(shù)平均值作為圓心像素坐標(biāo)(U，V);
(4)、以A區(qū)圓心為中心，逐漸增大掃描半徑，判斷A區(qū)以外像素RGB顏色值；若顏色為白、藍(lán)或白、紅則繼續(xù)增大半徑值，直至出現(xiàn)其它顏色，半徑增長(zhǎng)結(jié)束，如此掃描完BCDE區(qū)。
[0006](5)、若掃描得白、藍(lán)色，則將藍(lán)色區(qū)域的像素坐標(biāo)求算術(shù)平均值作為色塊重心(ul, vl )，判別色塊重心在圓心(U，V)的方位；
若ul>u, vl>v則藍(lán)色處于E區(qū)；ul>u, vl<v則藍(lán)色處于C區(qū)；ul〈u, vl<v則藍(lán)色處于B區(qū)；ul〈u, vl>v則藍(lán)色處于D區(qū)，確定B⑶E區(qū)顏色編碼；
若掃描得白、紅兩色，則將紅色區(qū)域的像素坐標(biāo)求算術(shù)平均值作為色塊重心，判別色塊重心在圓心(U，V)的方位，確定B⑶E區(qū)顏色編碼；
(6)、繼續(xù)增大掃描半徑，判斷BCDE以外區(qū)域RGB顏色值；
若顏色為白、藍(lán)或白、紅則繼續(xù)增大半徑值，直至掃描半徑以外全為白色，半徑增長(zhǎng)結(jié)束，如此掃描完FGHI區(qū)；
(7)、若掃描得白、藍(lán)色，則將藍(lán)色區(qū)域的像素坐標(biāo)求算術(shù)平均值作為色塊重心(ul, vl )，判別色塊重心在圓心(U，V)的方位，確定B⑶E區(qū)顏色編碼；
若掃描得白、紅兩色，則將紅色區(qū)域的像素坐標(biāo)求算術(shù)平均值作為色塊重心，判別色塊重心在圓心(U，V)的方位，確定B⑶E區(qū)顏色編碼；
(8)、經(jīng)過(guò)以上步驟獲得AB⑶EFGHI區(qū)域顏色編碼，得到標(biāo)定點(diǎn)對(duì)應(yīng)的標(biāo)定號(hào)；確定標(biāo)定號(hào)即獲得標(biāo)定點(diǎn)對(duì)應(yīng)的激光切割機(jī)械臂坐標(biāo)系下坐標(biāo)(X，Y)。
[0007](9)、從獲得的標(biāo)定點(diǎn)中抽取16個(gè)標(biāo)定點(diǎn)作為T(mén)sai兩步法的輸入?yún)?shù)(該16個(gè)點(diǎn)一般為外圍12個(gè)，里層4個(gè)。但由于工件會(huì)阻擋標(biāo)定點(diǎn)，所以16個(gè)點(diǎn)抽取原則為外圍標(biāo)定點(diǎn)數(shù)多于里層標(biāo)定點(diǎn)數(shù))，求解出變換矩陣參數(shù)，得到由像素坐標(biāo)系到機(jī)械手坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換的變換矩陣。每個(gè)像素坐標(biāo)U，V)經(jīng)過(guò)變換矩陣轉(zhuǎn)換至機(jī)械手坐標(biāo)系下(X，Y)，即獲得像素坐標(biāo)與機(jī)械手坐標(biāo)映射關(guān)系。
[0008]本發(fā)明所達(dá)到的有益效果:
該圖像標(biāo)定技術(shù)通過(guò)識(shí)別平臺(tái)上的特殊標(biāo)定點(diǎn)，并進(jìn)行Tsai兩步法的標(biāo)定，從而獲得像素坐標(biāo)系與世界坐標(biāo)系的映射關(guān)系。該圖像標(biāo)定技術(shù)省去了繁瑣的手動(dòng)選取標(biāo)定點(diǎn)過(guò)程，可通過(guò)平臺(tái)預(yù)先設(shè)有的標(biāo)定點(diǎn)進(jìn)行自動(dòng)標(biāo)定，節(jié)約了標(biāo)定時(shí)間。
[0009]將該圖像自動(dòng)標(biāo)定技術(shù)與激光切割相結(jié)合，通過(guò)標(biāo)定CCD攝像機(jī)拍攝的圖像，從去獲取圖想象中的工件在機(jī)械手坐標(biāo)系的具體位置，繁瑣的機(jī)械標(biāo)定過(guò)程，提高了產(chǎn)品的智能化程度和生產(chǎn)加工效率。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1是表面設(shè)有標(biāo)定點(diǎn)的激光切割平臺(tái)；
圖2是標(biāo)定點(diǎn)的區(qū)域劃分圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來(lái)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0012]—種應(yīng)用于智能激光切割的圖像自動(dòng)標(biāo)定方法，如圖1所示，在激光切割平臺(tái)的表面設(shè)定圓形標(biāo)定點(diǎn)，每個(gè)標(biāo)定點(diǎn)圓心位置表示激光切割機(jī)械臂坐標(biāo)系下的一個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)，通過(guò)Tsai兩步法來(lái)獲得切割圖像像素坐標(biāo)與激光切割機(jī)械臂坐標(biāo)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，所述方法包括如下步驟:
(1)、將每個(gè)標(biāo)定點(diǎn)分為六、8、(:、04、？、6、!1、I不同的區(qū)域；
如圖2所示，所述A區(qū)為以圓心為中心的中心圓，A區(qū)與標(biāo)定點(diǎn)外圓外邊之間有一個(gè)內(nèi)圓，中心園與內(nèi)圓之間均分為B、C、D、E區(qū)，內(nèi)圓與外圓之間均分為F、G、H、I區(qū)；
(2)每個(gè)標(biāo)定點(diǎn)的區(qū)域內(nèi)有不同的顏色區(qū)分，通過(guò)不同區(qū)域顏色排列區(qū)分每個(gè)標(biāo)定點(diǎn)，設(shè)白色為0，黃色為1，藍(lán)色為2，紅色為3 ；
(3 )、掃描圖像，提取各個(gè)標(biāo)定點(diǎn)A區(qū)黃色圓，將組成各個(gè)A區(qū)圓的像素坐標(biāo)求算術(shù)平均值作為圓心像素坐標(biāo)(U，V);
(4)、以A區(qū)圓心為中心，逐漸增大掃描半徑，判斷A區(qū)以外像素RGB顏色值；若顏色為白、藍(lán)或白、紅則繼續(xù)增大半徑值，直至出現(xiàn)其它顏色，半徑增長(zhǎng)結(jié)束，如此掃描完BCDE區(qū)。
[0013](5)、若掃描得白、藍(lán)色，則將藍(lán)色區(qū)域的像素坐標(biāo)求算術(shù)平均值作為色塊重心(ul, vl )，判別色塊重心在圓心(U，V)的方位；
若ul>u, vl>v則藍(lán)色處于E區(qū)；ul>u, vl<v則藍(lán)色處于C區(qū)；ul〈u, vl<v則藍(lán)色處于B區(qū)；ul〈u, vl>v則藍(lán)色處于D區(qū)，確定B⑶E區(qū)顏色編碼；
若掃描得白、紅兩色，則將紅色區(qū)域的像素坐標(biāo)求算術(shù)平均值作為色塊重心，判別色塊重心在圓心(U，V)的方位，確定B⑶E區(qū)顏色編碼；
(6)、繼續(xù)增大掃描半徑，判斷BCDE以外區(qū)域RGB顏色值；
若顏色為白、藍(lán)或白、紅則繼續(xù)增大半徑值，直至掃描半徑以外全為白色，半徑增長(zhǎng)結(jié)束，如此掃描完FGHI區(qū)；
(7)、若掃描得白、藍(lán)色，則將藍(lán)色區(qū)域的像素坐標(biāo)求算術(shù)平均值作為色塊重心(ul, vl )，判別色塊重心在圓心(U，V)的方位，確定B⑶E區(qū)顏色編碼；
若掃描得白、紅兩色，則將紅色區(qū)域的像素坐標(biāo)求算術(shù)平均值作為色塊重心，判別色塊重心在圓心(U，V)的方位，確定B⑶E區(qū)顏色編碼；
(8)、經(jīng)過(guò)以上步驟獲得AB⑶EFGHI區(qū)域顏色編碼，得到標(biāo)定點(diǎn)對(duì)應(yīng)的標(biāo)定號(hào)；確定標(biāo)定號(hào)即獲得標(biāo)定點(diǎn)對(duì)應(yīng)的激光切割機(jī)械臂坐標(biāo)系下坐標(biāo)(X，Y)。
[0014](9)、從獲得的標(biāo)定點(diǎn)中抽取16個(gè)標(biāo)定點(diǎn)作為T(mén)sai兩步法的輸入?yún)?shù)(該16個(gè)點(diǎn)一般為外圍12個(gè)，里層4個(gè)。但由于工件會(huì)阻擋標(biāo)定點(diǎn)，所以16個(gè)點(diǎn)抽取原則為外圍標(biāo)定點(diǎn)數(shù)多于里層標(biāo)定點(diǎn)數(shù))，求解出變化矩陣參數(shù)參數(shù)，得到由像素坐標(biāo)系到機(jī)械手坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換的變換矩陣。每個(gè)像素坐標(biāo)U，V)經(jīng)過(guò)變換矩陣轉(zhuǎn)換至機(jī)械手坐標(biāo)系下(X，Y)，即獲得像素坐標(biāo)與機(jī)械手坐標(biāo)映射關(guān)系。
[0015]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變形，這些改進(jìn)和變形也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種應(yīng)用于智能激光切割的圖像自動(dòng)標(biāo)定方法，其特征在于在激光切割平臺(tái)的表面設(shè)定圓形標(biāo)定點(diǎn)，每個(gè)標(biāo)定點(diǎn)圓心位置表示激光切割機(jī)械臂坐標(biāo)系下的一個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)，通過(guò)Tsai兩步法來(lái)獲得切割圖像像素坐標(biāo)與激光切割機(jī)械臂坐標(biāo)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，所述方法包括如下步驟: (1)、將每個(gè)標(biāo)定點(diǎn)分為六、8、(:、04、？、6、!1、I不同的區(qū)域； 所述A區(qū)為以圓心為中心的中心圓，A區(qū)與標(biāo)定點(diǎn)外圓外邊之間有一個(gè)內(nèi)圓，中心園與內(nèi)圓之間均分為B、C、D、E區(qū)，內(nèi)圓與外圓之間均分為F、G、H、I區(qū)； (2)每個(gè)標(biāo)定點(diǎn)的區(qū)域內(nèi)有不同的顏色區(qū)分，通過(guò)不同區(qū)域顏色排列區(qū)分每個(gè)標(biāo)定點(diǎn)，設(shè)白色為O，黃色為1，藍(lán)色為2，紅色為3 ； (3)、掃描圖像，提取各個(gè)標(biāo)定點(diǎn)A區(qū)黃色圓，將組成各個(gè)A區(qū)圓的像素坐標(biāo)求算術(shù)平均值作為圓心像素坐標(biāo)(U，V); (4)、以A區(qū)圓心為中心，逐漸增大掃描半徑，判斷A區(qū)以外像素RGB顏色值；若顏色為白、藍(lán)或白、紅則繼續(xù)增大半徑值，直至出現(xiàn)其它顏色，半徑增長(zhǎng)結(jié)束，如此掃描完BCDE區(qū)。 (5)、若掃描得白、藍(lán)色，則將藍(lán)色區(qū)域的像素坐標(biāo)求算術(shù)平均值作為色塊重心(ul, vl)，判別色塊重心在圓心(U，V)的方位； 若ul>u, vl>v則藍(lán)色處于E區(qū)；ul>u, vl<v則藍(lán)色處于C區(qū)；ul〈u, vl<v則藍(lán)色處于B區(qū)；ul〈u, vl>v則藍(lán)色處于D區(qū)，確定B⑶E區(qū)顏色編碼； 若掃描得白、紅兩色，則將紅色區(qū)域的像素坐標(biāo)求算術(shù)平均值作為色塊重心，判別色塊重心在圓心(u，v)的方位，確定B⑶E區(qū)顏色編碼； (6)、繼續(xù)增大掃描半徑，判斷BCDE以外區(qū)域RGB顏色值； 若顏色為白、藍(lán)或白、紅則繼續(xù)增大半徑值，直至掃描半徑以外全為白色，半徑增長(zhǎng)結(jié)束，如此掃描完FGHI區(qū)； (7)、若掃描得白、藍(lán)色，則將藍(lán)色區(qū)域的像素坐標(biāo)求算術(shù)平均值作為色塊重心(ul, vl)，判別色塊重心在圓心(U，V)的方位，確定B⑶E區(qū)顏色編碼； 若掃描得白、紅兩色，則將紅色區(qū)域的像素坐標(biāo)求算術(shù)平均值作為色塊重心，判別色塊重心在圓心(u，v)的方位，確定B⑶E區(qū)顏色編碼； (8)、經(jīng)過(guò)以上步驟獲得ABCDEFGHI區(qū)域顏色編碼，得到標(biāo)定點(diǎn)對(duì)應(yīng)的標(biāo)定號(hào)；確定標(biāo)定號(hào)即獲得標(biāo)定點(diǎn)對(duì)應(yīng)的激光切割機(jī)械臂坐標(biāo)系下坐標(biāo)(X，Y)。(9)、從獲得的標(biāo)定點(diǎn)中抽取16個(gè)標(biāo)定點(diǎn)作為T(mén)sai兩步法的輸入?yún)?shù)，求解出變換矩陣參數(shù)，得到由像素坐標(biāo)系到機(jī)械臂坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換的變換矩陣；每個(gè)像素坐標(biāo)(U，V)經(jīng)過(guò)變換矩陣轉(zhuǎn)換至機(jī)械臂坐標(biāo)系下(X，Y)，即獲得像素坐標(biāo)與機(jī)械臂坐標(biāo)映射關(guān)系。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種應(yīng)用于智能激光切割的圖像自動(dòng)標(biāo)定方法，其特征在于在激光切割平臺(tái)的表面設(shè)定圓形標(biāo)定點(diǎn)，每個(gè)標(biāo)定點(diǎn)圓心位置表示激光切割機(jī)械臂坐標(biāo)系下的一個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)，通過(guò)Tsai兩步法來(lái)獲得切割圖像像素坐標(biāo)與激光切割機(jī)械臂坐標(biāo)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。本發(fā)明省去了繁瑣的手動(dòng)選取標(biāo)定點(diǎn)過(guò)程，可通過(guò)平臺(tái)預(yù)先設(shè)有的標(biāo)定點(diǎn)進(jìn)行自動(dòng)標(biāo)定，節(jié)約了標(biāo)定時(shí)間。
【IPC分類】G06T7/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105006000
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510509740
【發(fā)明人】廖華麗, 傅昱平, 周軍, 瞿喜鋒, 田勝, 丁杰, 蔡藝超, 黃聰
【申請(qǐng)人】河海大學(xué)常州校區(qū)
【公開(kāi)日】2015年10月28日
【申請(qǐng)日】2015年8月18日