DMV雙攝像機在激光切割定位應用

　　1 DMV雙攝像機檢測原理

　　激光切割機是利用經(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、燒蝕或達到燃點，同時借助與光束同軸的高速氣流吹除熔融物質(zhì)，從而實現(xiàn)將工件割開。激光切割屬于熱切割方法之一。客戶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的一個個小矩形，切割精度要求為0.05mm。由于被切割材料本體比較長，在上料的時候，往往很難保證其一致性，所以需要考慮采用視覺(又稱CCD)來檢測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，如果將被測物完全拍攝到，則其檢測精度必然無法達到要求。所以考慮只拍攝該板材上的上下兩個MARK(標記)的位置，獲知兩個MARK點的偏移量后可通過推導得出該板材的整體偏移量以及旋轉(zhuǎn)角度。

　　為確保檢測精度，所以考慮采用一個相機各拍攝一個MARK的方法。本系統(tǒng)中采用2個相機和4個光源的架構(gòu)。

　　圖2 相機拍攝MARK

　　在材料無任何旋轉(zhuǎn)以及偏移的情況下，兩個MARK點的理論坐標為X1，Y1與X2，Y2。在實際上料以后，相機拍攝后會獲取實際的坐標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)上位機軟件的計算，實際坐標之間的連線與理論坐標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，就可準確獲知板材的整體偏移及旋轉(zhuǎn)角度。

　　圖3 計算板材的整體偏移及旋轉(zhuǎn)角度

　　由于本案檢測精度要求較高，MARK點的設置也變的尤為重要，經(jīng)過多方討論，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

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

　　圖5 拍攝視野

　　本項目都采用80萬像素的相機，分辨率為1024×768，可根據(jù)分布像素推算檢測精度:

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

　　　　使用“邊緣位置”工具，檢測Mark點的交叉點X，Y軸坐標。

　　同時，本DMV系統(tǒng)支持以太網(wǎng)通訊功能，可將檢測到的坐標偏移量，通過以太網(wǎng)通訊的方式送到上位機，并進行處理。本案中客戶采用的上位機是工業(yè)電腦。

　　圖8 數(shù)據(jù)輸出界面顯示

　3 結(jié)束語

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