[发明专利]激光打标系统的标定方法

说明书

本发明涉及一种激光打标系统的标定方法，包括：将标定板水平放置在激光可作用的打标区域；激光打标系统在标定板表面区域上进行激光打标，得到半径为的圆、线段以及线段；相机获取打标完成后的标定板表面的图像；计算所述图像中的圆在图像坐标系下的半径、圆心坐标和纵向分辨率；计算线段在图像坐标系下的归一化方向向量和线段在图像坐标系下的归一化方向向量；根据得到的振镜坐标系下的参数，以及得到的图像坐标系下的参数、、、、，计算得到图像坐标系与振镜坐标系的变换参数。本申请能够简化相机图像坐标系与激光振镜坐标系之间的变换关系，成本低，精度高，不受相机畸变影响，且操作简单。

技术领域

本发明涉及光机电一体化技术领域，尤其涉及一种激光打标系统的标定方法。

背景技术

激光打标技术是一门综合了机电数控、光电子和计算机等技术为一体的光机电一体化加工技术，其利用高能量密度激光的热效应对工件表面进行局部烧蚀，使表面材料汽化或者发生颜色变化进而留下永久性的标记。激光打标已在汽车制造，医疗仪器制造，产品包装，手机制造，电子元件制造等众多领域得到了大量的应用。相对于其他标刻技术，其有着速度快，无需接触，损伤小，视觉效果丰富等特点。

机器视觉是一门涉及人工智能、神经生物学、计算机科学、图像处理、模式识别等诸多领域的交叉学科，是实现生产过程自动化的关键技术之一。利用相机成像然后通过对所采集到的图像进行处理以满足实际应用需要。目前的机器视觉已经能够适应于各种恶劣的工业环境，对高速运行的工业流水线也有快速的反应和很高精准度。

因此，把机器视觉与激光打标系统相结合，由工业相机代替人力完成视觉定位、目标检测和轮廓提取，在节省人力的同时还能够避免工人因为长久工作而造成的一些误操作，在提高工作效率的前提下还能够减少出错率。这个系统在应用上的优势给它未来的发展提供了广阔的前景。

由于机器视觉系统处理的图像是基于图像坐标系的，而激光打标系统的打标坐标是基于振镜坐标系的，因此实现机器视觉引导激光打标系统的关键之一就是建立图像坐标系与振镜坐标系的变换关系，该过程称为系统标定，通过标定得到变换关系，从而计算出图像上任意一点在振镜坐标系下对应的坐标。

目前的由机器视觉引导的激光打标系统的标定方法中，常见的方法均采用3*3的透射变换矩阵来表示图像坐标系与振镜坐标系之间的变换关系，该透射变换矩阵的求解过程复杂，一些方法需要借助标准的标定工具，所述标准的标定工具通常价格高昂，且流程操作复杂，提高了成本；另一些方法则需要使用激光刻下复杂的图案，增加了计算机对图像识别的要求，提高了复杂度，同时由于相机畸变而无法保证标定精度。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种激光打标系统的标定方法，其能够简化相机图像坐标系与激光振镜坐标系之间的变换关系，从而获得一种成本低、精度高、不受相机畸变影响、且操作简单的标定方法。

本发明提供一种激光打标系统的标定方法，该方法包括如下步骤：S1，将标定板水平放置在激光可作用的打标区域；

S2，激光打标系统在标定板表面区域上进行激光打标，得到半径为的圆、线段以及线段；

S3，相机获取打标完成后的标定板表面的图像；

S4，计算所述步骤S3的图像中的圆在图像坐标系下的半径、圆心坐标和纵向分辨率；

S5，计算所述步骤S2中线段在图像坐标系下的归一化方向向量和线段在图像坐标系下的归一化方向向量；

S6，根据所述步骤S2得到的振镜坐标系下的参数，以及所述步骤S4和步骤S5中得到的图像坐标系下的参数、、、、，计算得到图像坐标系与振镜坐标系的变换参数。

具体地，所述标定板为平坦光滑且在激光作用下能留下清晰刻印的任意物件。

具体地，所述的步骤S2包括：