[发明专利]一种实现数控裁床设备物料定位的方法

权利要求书

1.一种实现数控裁床设备物料定位的方法，包括如下步骤：

获得被加工的物料和校正标尺的位图图像；

提取位图图像中的物料轮廓和校正标尺轮廓，并分别转化为物料轮廓的矢量数据和校正标尺轮廓的矢量数据；

利用校正标尺在位图图像中的大小和预先存储的校正标尺的实际尺寸，对物料轮廓的矢量数据进行比例变换，用变换后的物料轮廓的矢量数据所形成的轮廓多边形表达物料的实际轮廓；

利用轮廓多边形和表达切割轨迹的轨迹多边形的点数据，计算出变换矩阵；

利用变换矩阵对轨迹多边形进行几何变换，得到变换后的轨迹多边形；

判定轨迹多边形是否完全落在轮廓多边形的内部，是则定位完成。

2.根据权利要求1所述的实现数控裁床设备物料定位的方法，其特征在于，在获得被加工的物料的位图图像的步骤前，还包括使物料的工作台背景色与物料之间有较大的反差，并在被加工的物料上放置校正标尺。

3.根据权利要求1所述的实现数控裁床设备物料定位的方法，其特征在于，其中提取位图图像中物料的物料轮廓和校正标尺轮廓，并转化为物料轮廓的矢量数据和校正标尺轮廓的矢量数据，包括如下步骤：

将获得的位图图像做纯化处理，生成纯化位图图像，在纯化位图图像中物料区域的像素点被设为黑色，校正标尺区域的像素点被设为白色，其它区域的像素点被设为灰色；

在纯化位图图像中，查找相邻像素点为灰色的黑色像素点，则这个黑色像素点就是物料轮廓上的点，生成该点的坐标数据；

将物料轮廓上的所有点按照相邻关系将点连接起来得到的折线，为物料轮廓的轮廓多边形。

4.根据权利要求3所述的实现数控裁床设备物料定位的方法，其特征在于，所述的将获得的位图图像做纯化处理，生成纯化位图图像包括如下步骤：

在位图图像的物料内选定一个区域，根据选定区域内的像素点计算出平均亮度，并结合预先存储的环境参数，计算出物料区域的亮度范围；

位图图像中的像素点，其亮度在亮度范围内的，并且与选定区域联通的像素点所组成的集合就是物料点集；

建立一个与位图图像大小相同的且所有点都是灰色的纯化位图图像；

将纯化位图图像中与位图图像的物料点集内位置相同的点设定为黑色，将所有不与左上角的点联通且为灰色的像素点都设定为白色，其中最大的白色区域就是校正标尺区域。

5.根据权利要求1所述的实现数控裁床设备物料定位的方法，其特征在于，利用校正标尺在位图图像中的大小和预先存储的校正标尺的实际尺寸，对物料轮廓的矢量数据进行比例变换包括如下步骤：

在位图图像中查找校正标尺轮廓点，在轮廓点的点列中寻找距离最远的一对点，应该是校正标尺的一对对角点，设这两个点在位图中的距离是D；

由于相机的焦距和到工作台的距离已知,因此可以将D换算为校正标尺的对角线距离,与存储的每一个校正标尺的真实对角线距离进行比较,其中最接近的那一个校正标尺，假设其对角线的真实长度为d；

计算出比例变换系数，其中比例变换系数＝d/D。

利用比例变换系数，对物料的轮廓多边形进行缩放处理。

6.根据权利要求1中所述的实现数控裁床设备物料定位的方法，其特征在于，计算出变换矩阵的步骤包括

计算出轮廓多边形和轨迹多边形各自的重心，利用两个重心的差值，计算出变换矩阵的平移部分；

计算出轮廓多边形和轨迹多边形各自的最小转动惯量的轴，利用两条轴的夹角，计算出变换矩阵的旋转部分。

7.根据权利要求6中所述的实现数控裁床设备物料定位的方法，其特征在于，计算出轮廓多边形和轨迹多边形各自的最小转动惯量的步骤包括：

计算出多边形对于X轴的转动惯量Lx；

再计算出多边形对于Y轴的转动惯量Ly；

然后计算多边形对于XY轴的惯性积Lxy；

计算出通过多边形重心且位于平面内的转动轴的转动惯量L，计算公式如下；

L＝sin(2*a)*(Ly-Lx)+2*Lxy*(1-2*cos(a)*cos(a))

其中：a为自变量,是转动轴与X轴的夹角，在{0,90}角度范围内变化。

根据L的函数形式，得到L的极值点时自变量a的值。