上海易刻數(shù)控技術(shù)有限公司是一家專業(yè)從事打標(biāo)設(shè)備研發(fā)、制造和銷售服務(wù)的高新技術(shù)企業(yè)，公司經(jīng)過多年的市場(chǎng)調(diào)查和研制，開發(fā)了系列應(yīng)用于機(jī)電一體化控制的工業(yè)級(jí)PC系統(tǒng)，并將該技術(shù)有效地與標(biāo)記產(chǎn)業(yè)相結(jié)合，為廣大用戶提供了多款新穎實(shí)用的智能打標(biāo)機(jī)系統(tǒng)，多項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)在都走在國(guó)內(nèi)技術(shù)的前沿。公司主要產(chǎn)品包括YK系列氣動(dòng)打標(biāo)機(jī)、激光打標(biāo)機(jī)、激光切割機(jī)、金屬電印打標(biāo)機(jī)、電動(dòng)手持刻字機(jī)、噴碼機(jī)、氣動(dòng)攻絲機(jī)、電動(dòng)攻絲機(jī)等，被廣泛應(yīng)用于機(jī)械、電子、化工等行業(yè)。
機(jī)器視覺指的是采用工業(yè)相機(jī)成像并進(jìn)行數(shù)字圖像處理，進(jìn)而控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的一種技術(shù)。其核心其實(shí)就是一款傳感器，只是這種傳感器可以輸出非常豐富的數(shù)據(jù)信息。例如：缺陷檢測(cè)（輸出缺陷信號(hào)）、顏色識(shí)別（輸出顏色信息）、尺寸測(cè)量（輸出尺寸信息）、匹配定位（輸出坐標(biāo)位置）。基于機(jī)器視覺技術(shù)的各種應(yīng)用中，視覺定位是基礎(chǔ)。本文以激光打標(biāo)行業(yè)中涉及到的視覺定位技術(shù)為例，對(duì)這種應(yīng)用進(jìn)行初步解讀。
配套視覺定位系統(tǒng)的激光打標(biāo)機(jī)相比于傳統(tǒng)激光打標(biāo)機(jī)的主要優(yōu)勢(shì)，就是每次觸發(fā)激光頭執(zhí)行打印任務(wù)之前，需要先對(duì)被測(cè)對(duì)象進(jìn)行定位，然后調(diào)整激光頭或載物臺(tái)，進(jìn)而進(jìn)行精確打印。其包括以下幾方面：視覺成像、圖像處理、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)通訊、執(zhí)行控制。
一、視覺成像
這是坐標(biāo)定位信息基礎(chǔ)，后面獲取的坐標(biāo)信息均來自于攝像頭獲取的圖像。其核心就是要把需要定位的“標(biāo)志點(diǎn)”清晰的凸顯出來。所以對(duì)這類圖像的評(píng)估和民用相機(jī)的圖像評(píng)估不同，需要從“圖像處理”的角度出發(fā)。
二、圖像處理
圖像處理其實(shí)是一種信息篩選技術(shù)。一幀1280*960分辨率的bmp格式圖像，總數(shù)據(jù)量1.17MB。就視覺定位來說，我們只需要從這幀圖像中獲取到2到3個(gè)點(diǎn)的XY坐標(biāo)即可，也就幾個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)。那么在這個(gè)過程中，我們需要把大量不需要的信息刪除掉。
三、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換
激光打標(biāo)定位系統(tǒng)中包括兩個(gè)坐標(biāo)系，即：相機(jī)坐標(biāo)系和執(zhí)行機(jī)構(gòu)坐標(biāo)系。很顯然相機(jī)坐標(biāo)系和執(zhí)行機(jī)構(gòu)坐標(biāo)系在設(shè)備安裝完畢后，彼此相對(duì)靜止，所以這只是一個(gè)簡(jiǎn)單的二維坐標(biāo)變換。這里引入維視圖像的MV-MCP(XY)二維定位設(shè)備來說明這個(gè)問題。該設(shè)備主要包括兩部分：上面的Oc坐標(biāo)系是工業(yè)相機(jī)等視覺成像系統(tǒng)；下面的Oj坐標(biāo)系是一個(gè)二維載物臺(tái)。圖2軟件系統(tǒng)獲取到的（641，297）特征點(diǎn)坐標(biāo)相當(dāng)于是物體在（Xj，Yj）向（Xc，Yc）的投影坐標(biāo)，它們之間是線性關(guān)系。
四、數(shù)據(jù)通訊及執(zhí)行控制
我們獲取到我們想要的坐標(biāo)系偏角數(shù)據(jù)后，需要把數(shù)據(jù)以一定的格式傳輸?shù)綀?zhí)行機(jī)構(gòu)，也就是激光頭的控制系統(tǒng)（打標(biāo)卡）。這里有2種控制方式：第一種打標(biāo)卡控制。通過調(diào)節(jié)激光頭上的XY振鏡，將激光焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)到合適的位置。傳統(tǒng)激光打標(biāo)機(jī)是在打標(biāo)前手動(dòng)調(diào)節(jié)（一次性手動(dòng)初始化打標(biāo)位置），然后依次打印，如果產(chǎn)品沒有正確放置，則會(huì)在錯(cuò)誤的位置打印。配套視覺定位系統(tǒng)的打標(biāo)機(jī)，每開始打印一件產(chǎn)品，就對(duì)打印位置進(jìn)行一次初始化操作。那么基于這種控制方式的系統(tǒng)，控制激光頭的程序必須提供二次開發(fā)接口，也就是支持用戶通過第三方程序傳輸控制激光打印區(qū)域的坐標(biāo)。
第二種控制方式是一種間接的方式。不直接控制激光頭位置，而是把坐標(biāo)系偏角數(shù)據(jù)傳輸給載物臺(tái)控制電機(jī)，讓被測(cè)物體去對(duì)接激光頭，類似圖3所示。這種方式對(duì)打標(biāo)卡無要求，但是需要單獨(dú)做一套二維控制臺(tái)。這里就可以采用常規(guī)的TCP/IP或串口通訊。
激光打標(biāo)視覺定位系統(tǒng)就機(jī)器視覺技術(shù)而言，只是用到了簡(jiǎn)單的視覺定位技術(shù)。在實(shí)際應(yīng)用中，還有很多需要考慮的因素，比如反光問題、觸發(fā)模式、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)等等。我司與2016年成功將機(jī)器視覺和激光打標(biāo)機(jī)進(jìn)行深度結(jié)合，開發(fā)出了新一代機(jī)器視覺激光打標(biāo)機(jī)！
全自動(dòng)視覺激光打標(biāo)機(jī)由兩大部件構(gòu)成，即控制平臺(tái)及工作平臺(tái)。控制平臺(tái)主體為PC機(jī)，包括雙CPU高性能主機(jī)（含各種所需插卡及接口）、17英寸液晶顯示器、控制鼠標(biāo)、控制鍵盤及光源控制器等。該工作平臺(tái)主要由以下幾個(gè)主要部分組成：機(jī)架、旋轉(zhuǎn)臺(tái)、夾具、裝料區(qū)、上下料機(jī)械手、激光器、攝像機(jī)及光源等。機(jī)架主要用于固定激光器、旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)、上下料機(jī)械手等。機(jī)架保證各個(gè)部分的相對(duì)位置，以及整臺(tái)機(jī)器的剛性。旋轉(zhuǎn)臺(tái)可360度旋轉(zhuǎn)，使工件夾具切換到不同的工位。夾具用于裝架工件，以完成各個(gè)工序，夾具可作180度旋轉(zhuǎn)，以便于正反面打標(biāo)。上料區(qū)完成工件的自動(dòng)/手動(dòng)補(bǔ)料。上下料機(jī)械手負(fù)責(zé)上下料工作。激光器負(fù)責(zé)激光標(biāo)刻工作，固定于機(jī)架上。攝像機(jī)及光源構(gòu)成視覺檢測(cè)系統(tǒng)，完成工件圖像的采集工作。
