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激光打标定位技術

      機器視覺指的是采用工业相機成像并進行數字圖像處理,進而控制執行機構的一種技術。其核心其實就是一款傳感器,隻是这種傳感器可以輸出非常豐富的數據信息。例如:缺陷檢測(輸出缺陷信号)、顔色识别(輸出顔色信息)、尺寸測量(輸出尺寸信息)、匹配定位(輸出坐标位置)。基于機器視覺技術的各種應用中,視覺定位是基礎。

配套視覺定位系統的配资服务相比于傳統配资服务的主要優勢,就是每次觸發激光頭執行打印任务之前,需要先對被測對象進行定位,然後調整激光頭或載物台,進而進行精确打印。其包括以下幾方面:視覺成像、圖像處理、坐标轉換、數據通訊、執行控制。

視 覺 成 像

这是坐标定位信息基礎,後面獲取的坐标信息均来自于攝像頭獲取的圖像。其核心就是要把需要定位的“标志點”清晰的凸顯出来。所以對这類圖像的評估和民用相機的圖像評估不同,需要從“圖像處理”的角度出發。如下圖所示,就是比較典型的對比。

上圖分别展示了玻璃瓶在兩種成像系統下的效果,右圖像一眼就能知道这是“玻璃瓶”,左圖卻不行,这是民用相機的優勢。但是假如我們要在相對瓶口下面的某個位置打标,那麼左圖就是非常“理想”的圖像了。

圖 像 處 理

圖像處理其實是一種信息篩選技術。一幀1280*960分辨率的bmp格式圖像,總數據量1.17MB。就視覺定位来說,我們隻需要從这幀圖像中獲取到2到3個點的XY坐标即可,也就幾個字節的數據。那麼在这個過程中,我們需要把大量不需要的信息删除掉。下面采用維視圖像的通用智能視覺測量系統軟件为例来說明这個問題。

如上圖所示,玻璃瓶是需要打标的對象,紅色方框是打标區域,由于每個瓶子在经過激光頭時的姿态都不同(有傾斜等情況),所以需要先獲取瓶子上顯著特征點(本例采用瓶口位置)的坐标及偏角,再計算當前情況下需要打标區域(紅框位置)的坐标及偏角。

圖中的(641,297)坐标隻是像素值(該坐标系的原點为左上角,向下为Y軸正,向右为X軸正),要想把像素值轉換为mm單位,還需要乘以之前标定好的轉換系數。到此为止,對打标區域的定位就算完成了,下一步需要把这個坐标系偏角傳輸給執行機構,这就需要進行坐标轉換。

數 據 通 訊、執 行 控 制

我們獲取到我們想要的坐标系偏角數據後,需要把數據以一定的格式傳輸到執行機構,也就是激光頭的控制系統(打标卡)。这里有兩種控制方式:

第一種打标卡控制。通過調節激光頭上的XY振鏡,将激光焦點對準到合适的位置。傳統配资服务是在打标前手动調節(一次性手动初始化打标位置),然後依次打印,如果産品沒有正确放置,則會在錯誤的位置打印。配套視覺定位系統的打标機,每開始打印一件産品,就對打印位置進行一次初始化操作。那麼基于这種控制方式的系統,控制激光頭的程序必須提供二次開發接口,也就是支持用户通過第三方程序傳輸控制激光打印區域的坐标。

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,而是把坐标系偏角數據傳輸給載物台控制電機,讓被測物體去對接激光頭,類似圖3所示。这種方式對打标卡無要求,但是需要單獨做一套二維控制台。这里就可以采用常規的TCP/IP或串口通訊。

激光打标視覺定位系統就機器視覺技術而言,隻是用到了簡單的視覺定位技術。但是要想把該系統集成到現成打标控制系統中,還是比較複雜的一件事情,本文隻是簡單的介紹了部分基礎技術。在實際應用中,還有很多需要考慮的因素,比如反光問題、觸發模式、系統硬件設計等等。

 

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