[发明专利]用于激光加工系统的标定方法及装置

说明书

技术领域

本公开涉及激光加工技术领域，尤其涉及一种用于激光加工系统的标定方法及装置。

背景技术

激光加工指的是将激光的能量聚焦在特定的焦点，使其达到较高的能量密度，靠光热效应实现对材料加工，如激光打标、激光焊接、激光切割和激光钻孔等。激光加工具有加工速度快、表面变形小和适用于多种材料等优势，被应用于众多工业领域。近年来，为了提高设备的加工精度、效率及稳定性，引入机器视觉到激光加工系统已成为必然的趋势。目前，较为常见的含机器视觉的激光加工系统的结构示意图如图1和图2所示，其中，所述激光加工系统包括：相机、镜头、光源、激光器、振镜和工控机等组件，振镜是一种激光加工设备的器件，它的作用是改变激光器的出光光路。其中，振镜所在的坐标系称为振镜坐标系，所述振镜坐标系为二维的坐标系，所述振镜坐标系的原点为振镜的扫描中心，所述振镜坐标系的X轴与所述振镜扫描的X方向相平行，并且，所述振镜坐标系的Y轴与所述振镜扫描的Y方向相平行。相机用于拍摄加工平台，所述加工平台用于放置需要加工的材料，振镜安放在所述加工平台上侧。相机和振镜的安装方式一般包括共轴安装和非共轴安装两种。例如，图1所示的激光加工系统中，相机和振镜非共轴安装，相机倾斜于所述加工平台；图2所示的激光加工系统中，相机和振镜共轴安装，相机垂直于所述加工平台。所述激光器和振镜与工控机相连接，并且激光器产生的激光光束会透过振镜投射在加工平台上的待加工材料上。当需要进行激光加工时，工控机控制相机采集待加工材料的实时的图像，其中，所述图像形成图像坐标系，所述工控机需要根据振镜坐标系和图像坐标系之间的对应关系，调整所述振镜中镜片的位置，使激光光束投射在材料需要加工的位置。其中，获取振镜坐标系和图像坐标系之间对应关系的过程，称为标定。

图1所示的激光加工系统在进行标定时，通常采用分步标定的方法。该方法中，首先在加工平台放置靶标，利用靶标上绘制的靶标图案对相机进行畸变校正，以解决相机拍摄图像时存在的投影畸变和镜头畸变的问题；然后，工控机驱动振镜，以使激光器透过振镜后，在加工平台标刻出预设图形，畸变校正后的相机拍摄加工平台，获取包含所述预设图形的图像，并将该图像传输至工控机，工控机根据所述图像，以及标刻在加工平台的预设图形，建立图像坐标系与振镜坐标系间的关系，从而完成标定。图2所示的激光加工系统在进行标定时，由于相机和振镜共轴安装，并且基本垂直于加工平台，通常认为投影畸变较小，不再进行畸变校正，而是由工控机直接驱动振镜，在加工平台上标刻出预设图形，并根据所述图像，以及标刻在加工平台的预设图形，建立图像坐标系与振镜坐标系间的关系，从而完成标定。

但是，图1的激光加工系统在标定的过程中，需要使用靶标进行畸变校正，而靶标的价格较为昂贵，导致标定成本较大；而图2的激光加工系统在标定时，不再进行畸变校正，这种情况下，受到相机本身镜头畸变以及投影畸变的影响，标定误差较大，影响加工效果。

发明内容

为克服相关技术中存在的问题，本公开提供一种用于激光加工系统的标定方法及装置。

根据本公开实施例的第一方面，提供一种用于激光加工系统的标定方法，包括：

根据预先编辑的标定图形，控制振镜中的镜片进行调整，并驱动激光器，以使激光器产生的激光光束透过振镜后，在预先放置在加工平台上的打标纸上蚀刻出所述标定图形；

获取相机拍摄的所述加工平台的图像，所述图像中包含所述标定图形；

根据所述图像和蚀刻在所述打标纸上的标定图形，对所述图像进行畸变校正，获取畸变校正后的图像；

根据所述畸变校正后的图像，获取图像坐标系和振镜坐标系之间的标定信息，通过所述标定信息表征所述图像坐标系和振镜坐标系之间的对应关系。

结合第一方面，在第一方面第一种可能的实现方式中，

若所述标定图形为网格线，所述图像坐标系的中心设置有预设标识，并且所述预设标识为与所述图像坐标系的中心最近的四个角点构建的四条45度线段；

若所述标定图形为棋盘格，所述图像坐标系的中心设置有预设标识，并且所述预设标识为圆形标记。

结合第一方面第一种可能的实现方式，在第一方面第二种可能的实现方式中，所述标定信息包括：

像素当量值和振镜中心点在图像中的坐标。

结合第一方面第二种可能的实现方式，在第一方面第三种可能的实现方式中，获取所述像素当量值的方法包括：

获取所述图像中包含的标定图形的各个角点，以及所述加工平台上与所述各个角点相对应的物理点，并建立图像角点和物理点间的映射关系；