本發(fā)明涉及數(shù)控激光切割領(lǐng)域，具體的說是一種板材輪廓提取的方法。

背景技術(shù)：

在激光切割加工過程中，板材的輪廓提取一直是一個基本問題；特別是對上一次加工任務(wù)結(jié)束后余料的輪廓提取，直接影響到下一次加工任務(wù)的有效進行。如果不能精準的提取板材或余料的輪廓，將直接導致加工文件的排布不準，帶來的后果是當加工文件幅面遠小于板材實際輪廓時，板材利用率不高；當加工文件幅面超出板材實際輪廓時，甚至會損壞激光切割頭或機床。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，設(shè)計一種可以有效提高板材利用率且避免損壞激光切割頭或機床的板材輪廓提取方法。

為實現(xiàn)上述目的，設(shè)計一種板材輪廓提取的方法，包括激光切割機，其特征在于：所述激光切割機（1）的激光頭上設(shè)有電容傳感器，激光切割機（1）的兩側(cè)分別一塊豎直放置的幅面擋板（2），所述幅面擋板（2）向內(nèi)的一側(cè)設(shè)有背光led燈（3）；

輪廓提取方法包括如下步驟：

1）步驟1，相機標定，建立機械坐標系與相機坐標系之間的轉(zhuǎn)換矩陣；

2）步驟2，開啟背光led燈，采集背光圖像；

3）步驟3，基于亮度均衡矯正原理進行圖像處理；

4）步驟4，根據(jù)處理后的圖像提取板材輪廓，基于相機標定獲取的轉(zhuǎn)換矩陣在機械坐標系下擬合出板材輪廓的二維信息圖；

5）步驟5，設(shè)置電容尋邊特征點；

6）步驟6，采用電容信號傳感器，對每一個電容尋邊特征點尋找與之對應(yīng)的輪廓邊界點；

7）步驟7，對所有的輪廓邊界點進行邊界擬合，重新生成出板材輪廓的二維信息圖。

所述步驟2包括如下步驟：1）將光照不均勻圖像進行區(qū)域分割，并對每一個子區(qū)域進行亮度均值處理，獲得每個子區(qū)域的亮度均值，由此獲得子區(qū)域亮度均值矩陣；2）用均值矩陣中每個元素值減去采集圖像的整體亮度均值，獲得子區(qū)域亮度差值矩陣；3）利用圖像插值法將子區(qū)域亮度差值矩陣重新采樣成與采集圖像一致的矩陣，得到亮度均衡矯正后的圖像。

所述步驟6包括如下步驟：1）控制激光頭運動到尋邊特征點附近，且此時激光頭必須在板材輪廓內(nèi)；2）控制激光頭沿x或y軸方向中出邊距離最短的一個方向移動；3）利用激光頭上的電容傳感器采集電容信號，獲取電容值突變的點的二維坐標，此坐標即為輪廓邊界點。

本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)相比，采用機器視覺技術(shù)進行板材輪廓的粗提取，再利用電容傳感原理進行板材輪廓的精提取，大幅度提高了板材輪廓提取精度；在輪廓粗提取中，利用機床兩側(cè)led燈的輔助機構(gòu)采集特征更明顯的背光圖像；在電容傳感尋邊中，基于板材多邊形輪廓特性，智能生成尋邊特征點，提高精定位效率；出邊過程中實時獲取電容信號，捕獲電容突變點，實現(xiàn)輪廓邊界點的精提取。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明的正視圖。

圖3為本發(fā)明的工藝流程圖。

參見圖1～圖3，其中，1是激光切割機，2是幅面擋板，3是背光led燈。

具體實施方式

下面根據(jù)附圖對本發(fā)明做進一步的說明。

如圖1～圖2所示，所述激光切割機1的激光頭上設(shè)有電容傳感器，激光切割機1的兩側(cè)分別一塊豎直放置的幅面擋板2，幅面擋板2的作用是確保切割過程中金屬飛屑不損壞背光led燈3，所述幅面擋板2向內(nèi)的一側(cè)設(shè)有背光led燈3，其中背光led燈3的具體位置可以設(shè)在機身鈑金外殼下沿，并確保背光led燈在板材的下方。

實施例：

如圖3所示，首先開啟激光切割機的處理軟件，啟動相機標定功能。相機標定結(jié)束后，會獲取激光切割機機械坐標系與相機坐標系之間的轉(zhuǎn)換矩陣。

隨后啟動背光圖像采集功能，會打開led燈與相機進行背光圖像的采集；采集完成后自動關(guān)閉led燈與相機，保證視覺系統(tǒng)元器件的使用壽命。

基于亮度均衡矯正原理進行圖像處理。針對由于板材幅面離led燈遠近不一導致的不均勻光照下采集到的特征圖像，采用一種基于亮度均衡的算法，將光照不均勻圖像進行區(qū)域分割，并對每一個子區(qū)域進行亮度均值處理，獲得每個子區(qū)域的亮度均值，由此獲得子區(qū)域亮度均值矩陣；用均值矩陣中每個元素值減去采集圖像的整體亮度均值，獲得子區(qū)域亮度差值矩陣；然后利用圖像插值法將子區(qū)域亮度差值矩陣重新采樣成與采集圖像一致的矩陣，得到亮度矯正后的圖像。

提取板材輪廓，并基于相機標定獲取的轉(zhuǎn)換矩陣，在機械坐標系下擬合出板材輪廓的二維信息圖。

設(shè)置電容尋邊特征點。針對板材多邊形輪廓特征，基于三點尋邊的方式智能選取尋邊特征點可以大大提高整體尋邊效率；同時對特殊輪廓線手動設(shè)置尋邊特征點，可以規(guī)避不重要輪廓段，使得電容尋邊精定位的次數(shù)減少。

采用電容傳感信號，對每一個特征點尋找與之對應(yīng)的輪廓邊界點。先控制切割頭運動到板材輪廓內(nèi)的尋邊特征點附近，再使切割頭沿x/y中出邊距離最短的一個方向運動，利用激光切割頭采集的電容信號，獲取電容值突變點的二維坐標，即為輪廓邊界點。

最后對所有輪廓邊界點進行邊界擬合，重新生成出板材輪廓的二維信息圖。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及數(shù)控激光切割領(lǐng)域，具體的說是一種板材輪廓提取的方法。包括如下步驟：1）相機標定；2）采集背光圖像；3）基于亮度均衡矯正原理進行圖像處理；4）基于相機標定獲取的轉(zhuǎn)換矩陣在機械坐標系下擬合出板材輪廓的二維信息圖；5）設(shè)置電容尋邊特征點；6）對每一個電容尋邊特征點尋找與之對應(yīng)的輪廓邊界點；7）對所有的輪廓邊界點進行邊界擬合，重新生成出板材輪廓的二維信息圖。本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)相比，采用機器視覺技術(shù)進行板材輪廓的粗提取，再利用電容傳感原理進行板材輪廓的精提取，大幅度提高了板材輪廓提取精度；基于板材多邊形輪廓特性，智能生成尋邊特征點，提高精定位效率；出邊過程中實時獲取電容信號，捕獲電容突變點，實現(xiàn)輪廓邊界點的精提取。

技術(shù)研發(fā)人員：周志祥;徐超
受保護的技術(shù)使用者：上海柏楚電子科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：2017.04.18
技術(shù)公布日：2017.10.10