一種視覺輔助板材余料排樣的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及激光切割領域，具體的說是一種視覺輔助板材余料排樣的方法。其特征是包括如下步驟：（1）相機標定；（2）采集圖像；（3）提取已切割區(qū)域輪廓；（4）選擇切割圖形并設置參數(shù)；（5）拖動圖形并映射到可視化窗口；（6）判斷排樣位置；（7）本次排樣結束；（8）判斷是否有余料可以利用；（9）板材排樣結束，并生成切割圖形的加工位置指令。本發(fā)明同現(xiàn)有技術相比，可實現(xiàn)自動檢測、精準判斷的功能，加強了板材余料的管理和利用，從而大大降低制造企業(yè)的余料浪費和用料成本；操作人員可方便的移動待加工零件，輕松判斷余料面積是否能夠切割出待加工零件，為余料的充分利用提供了有效的檢測和判斷方法。
【專利說明】
一種視覺輔助板材余料排樣的方法
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及激光切割領域，具體的說是一種視覺輔助板材余料排樣的方法。
【背景技術】
[0002 ]激光切割技術以其切縫窄、工件變形小、無接觸性，以及廣泛的適應性和靈活性在工業(yè)領域應用廣泛，而且整個工藝過程對環(huán)境沒有污染。
[0003]—般對完整的板材進行切割，在沒有最優(yōu)化排樣、切割大型零件或者其他各種因素情況下，切割完成后，會產(chǎn)生部分可以利用的切割余料。傳統(tǒng)的方法，是工人憑借肉眼和粗糙的測量手段，調(diào)整機床位置重新切割出可以被利用的板材，這樣的處理方法比較繁瑣，效率很低，而且很多時候會出現(xiàn)判斷錯誤，往往不能夠對板材進行充分利用。所以迫切地需要一種更自動化、更高效和更便捷的方法，來輔助板材余料排樣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明為克服現(xiàn)有技術的不足，設計一種采用機器視覺的手段，利用計算機高速的計算能力和強大的視覺處理算法，快速、精準的提取出余料板材的形狀尺寸信息，然后將需要切割的形狀，映射到圖像窗口中，可方便的判斷板材余料的哪些位置，可以夠切割出待加工零件，從而充分利用板材。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，設計一種視覺輔助板材余料排樣的方法，其特征是包括如下步驟:
(1)相機標定:采用棋盤標定法進行相機標定，確定板材平面的世界坐標與圖片像素坐標的轉換關系；
(2)采集圖像:使用相機在光源的配合下對板材進行圖像采集；
(3)提取已切割區(qū)域輪廓:對采集的圖像進行圖像處理，并將圖像處理后的照片顯示到可視化窗口中顯示，同時分別顯示并區(qū)分出已切割區(qū)域和可利用區(qū)域，并在相應區(qū)域附近生成輔助信息顯示到可視化窗口上；
(4)選擇切割圖形并設置參數(shù):選擇需要切割的圖形，并設置相關參數(shù)；
(5)拖動圖形并映射到可視化窗口:在整個板材余料的可利用區(qū)域內(nèi)，移動需要切割的圖形，經(jīng)過實時的映射計算，需要切割的圖形會顯示到可視化窗口；
(6)判斷排樣位置:判斷此時需要切割的圖形所處的位置，是否有足夠的余料面積，若余料面積不夠，則無法切割出想要的圖形，所以此處位置不適合切割，則返回步驟五;反之則執(zhí)行步驟七；
(7)本次排樣結束:針對在步驟四中選擇的圖形和參數(shù)，排樣結束；
(8)判斷是否有余料可以利用:判斷剩余的可以利用區(qū)域，是否還有可被利用的面積較大的區(qū)域，如有，則重復執(zhí)行步驟四；反之則執(zhí)行步驟九；
(9)板材排樣結束:余料排樣結束，經(jīng)轉換的逆運算，生成切割圖形的加工位置指令。
[0006]所述提取已切割區(qū)域輪廓中的圖像處理包括去噪、自適應閾值化、提取輪廓處理方法。
[0007]所述提取已切割區(qū)域輪廓中的在可視化窗口顯示時，已切割區(qū)域的輪廓可以用高亮顯示，則板材其余區(qū)域即為可被利用的區(qū)域。
[0008]所述選擇切割圖形設置參數(shù)中的參數(shù)包括需要切割圖形的形狀、需要切割圖形的尺寸。
[0009]本發(fā)明同現(xiàn)有技術相比，可實現(xiàn)自動檢測、精準判斷的功能，加強了板材余料的管理和利用，從而大大降低制造企業(yè)的余料浪費和用料成本;操作人員可方便的移動待加工零件，輕松判斷余料面積是否能夠切割出待加工零件，為余料的充分利用提供了有效的檢測和判斷方法。
【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明可視化余料排樣的流程圖。
【具體實施方式】
[0011]下面根據(jù)附圖對本發(fā)明做進一步的說明。
[0012]如圖1所示，本發(fā)明使用時，光源安裝在機床的正上方，2D相機固定安裝在機床的左上方，安裝后，在第一次使用時，首先需要對相機進行標定，標定的主要目的是確定圖像中每個像素值對應實際機床的距離，從而確定板材平面的世界坐標與圖片像素坐標的轉換關系。
[0013]在之后的使用中，相機對板材進行圖像采集，然后將照片傳輸?shù)接嬎銠C，利用計算機視覺算法進行圖像處理，提取出板材余料的形狀位置信息，生成可視化的圖像窗口。在實際操作中，板材圖形中一般使用高亮顯示已切割區(qū)域，板材圖形除高亮之外的區(qū)域則表示板材余料。隨后將需要切割的零件，映射到圖像窗口中，并能夠方便的移動，從而可快速準確的確定滿足加工零件大小的板材余料位置，最后將運動指令發(fā)送給運動機構，在板材余料中切割出零件，以達到最大利用板材的目的。
[0014]本發(fā)明的目的，是依靠視覺的手段，更充分的利用板材余料，因此，當選擇一種切割圖形及其大小參數(shù)時，如果發(fā)現(xiàn)板材沒有足夠空間可以供切割時，可適當減小切割圖形的尺寸，再次虛擬現(xiàn)實到可視化窗口，進行判斷，從而達到更大利用板材的目的。
[0015]本發(fā)明在使用時，相機拍攝到的板材余料照片，經(jīng)過輪廓提取，并映射處理后，顯示到計算機屏幕上，其過程是現(xiàn)實世界的圖形顯示。與此同時，軟件庫中提供了大量的圖形種類和相應的參數(shù)，可以生成豐富的可供使用的圖形，以用來切割。將需要切割的圖形，從軟件庫中調(diào)取并拖動顯示到視覺窗口，形成了虛擬與現(xiàn)實的融合，軟件的計算機圖形學算法根據(jù)板材可利用的聯(lián)通區(qū)域與切割圖形之間的位置大小關系，生成輔助信息，顯示到視覺窗口，供操作者參考，從而達到視覺輔助余料排樣的目的，如果此處不能夠切割出想要的圖形，可以拖動圖形到窗口的其他區(qū)域，直至可以滿足切割要求。
【主權項】
1.一種視覺輔助板材余料排樣的方法，其特征是包括如下步驟: (1)相機標定:采用棋盤標定法進行相機標定，確定板材平面的世界坐標與圖片像素坐標的轉換關系； (2)采集圖像:使用相機在光源的配合下對板材進行圖像采集； (3)提取已切割區(qū)域輪廓:對采集的圖像進行圖像處理，并將圖像處理后的照片顯示到可視化窗口中顯示，同時分別顯示并區(qū)分出已切割區(qū)域和可利用區(qū)域，并在相應區(qū)域附近生成輔助信息顯示到可視化窗口上； (4)選擇切割圖形并設置參數(shù):選擇需要切割的圖形，并設置相關參數(shù)； (5)拖動圖形并映射到可視化窗口:在整個板材余料的可利用區(qū)域內(nèi)，移動需要切割的圖形，經(jīng)過實時的映射計算，需要切割的圖形會顯示到可視化窗口； (6)判斷排樣位置:判斷此時需要切割的圖形所處的位置，是否有足夠的余料面積，若余料面積不夠，則無法切割出想要的圖形，所以此處位置不適合切割，則返回步驟五;反之則執(zhí)行步驟七； (7 )本次排樣結束:針對在步驟四中選擇的圖形和參數(shù)，排樣結束； (8)判斷是否有余料可以利用:判斷剩余的可以利用區(qū)域，是否還有可被利用的面積較大的區(qū)域，如有，則重復執(zhí)行步驟四；反之則執(zhí)行步驟九； (9)板材排樣結束:余料排樣結束，經(jīng)轉換的逆運算，生成切割圖形的加工位置指令。2.如權利要求1所述的一種視覺輔助板材余料排樣的方法，其特征是:所述提取已切割區(qū)域輪廓中的圖像處理包括去噪、自適應閾值化、提取輪廓處理方法。3.如權利要求1所述的一種視覺輔助板材余料排樣的方法，其特征是:所述提取已切割區(qū)域輪廓中的在可視化窗口顯示時，已切割區(qū)域的輪廓可以用高亮顯示，則板材其余區(qū)域即為可被利用的區(qū)域。4.如權利要求1所述的一種視覺輔助板材余料排樣的方法，其特征是:所述選擇切割圖形設置參數(shù)中的參數(shù)包括需要切割圖形的形狀、需要切割圖形的尺寸大小。
【文檔編號】G01B11/24GK106052560SQ201610586454
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年7月25日 公開號201610586454.0, CN 106052560 A, CN 106052560A, CN 201610586454, CN-A-106052560, CN106052560 A, CN106052560A, CN201610586454, CN201610586454.0
【發(fā)明人】徐超, 代田田, 楊擷成
【申請人】上海柏楚電子科技有限公司