基于机器视觉的快速切割路径生成系统.pdf

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1、凰应用技术基于机器视觉的快速切割路径生成系统木仵桂学，杨宜民黄东运雷欢王淼(1．广东工业大学自动化学院2．广东省自动化研究所)摘要：针对当前电路板切割路径生成方法效率低、自动化程度低等特点，设计一种基于机器视觉的快速切割路径生成系统。利用图像采集装置获取加工视场，通过图像编辑器对加工视场进行编辑，系统自动生成加工程序，加工参数可复用，加工路径可动态模拟。测试结果表明，该系统操作简单、快捷、自动化程度高。关键词：机器视觉；切割路径：电路板O前言编辑。2个图像采集装置的协调操作既实现了切割部位的快速定位，又满足了切割部位精确采集编辑的要近年来，随着

2、我国经济的发展，自动化装备技术求。处理装置实现图像数据信息的转换处理和对切割得到很大提高，应用于电路板的切割技术也逐步走向机运动系统的控制。机床运动控制平台用于控制刀具自动化、智能化Il。运动和托盘喂料。电路板切割路径编辑方式分手动和自动2种。现有的自动调节切割路径装置，存在对曲线切割路径编图像采集装置2辑不灵活，通用性不强等缺点。目前通常采用手动示采图机床运动控制平台教方式，但其自动化程度低，如果加工路径复杂多样，处_-●--●-_●-I●-●●理需要耗费大量时间且容易出错，严重影响加工效率[】。装⋯．⋯⋯⋯．j．⋯⋯．⋯⋯置近年来机器视觉技

3、术快速发展，其具有实时性、iI—一编辑——_+：准确性、直观性、适用性及经济性等特点，广泛应用于各个行业【7驯。针对DHI路径编辑不灵活、自动化程图1系统硬件结构图度低等问题，本文设计了基于机器视觉的快速切割路1．2软件框架设计径生成系统，在传统电路板切割系统上增加视觉装置，系统软件框架如图2所示，主要包括用户界面模可以自动校正路线，降低操作要求。块、数据处理模块、图元管理模块、数据打开与保存1系统设计模块、运动控制模块和数据信息显示模块。其中用户I．1硬件构成界面模块主要包括图像视场1和图像视场2两部分，基于机器视觉的快速切割路径生成系统硬件

4、结图像视场1主要用于加工图元的图形化编辑，图像视构图如图1所示，主要由图像采集装置I、图像采集场2主要用于加工件加工位置的图形化定位；数据处装置2、处理装置和机床运动控制平台组成。系统采理模块用于处理2个视场的图像像素坐标与实际机械用了2个图像采集装置，其中图像采集装置2固定在坐标的转换及加工路径优化；图元管理模块用于管理切割视场的垂直上方，视场范围较大，用于获取切割加工图元库，图元类型包括点、直线段、圆弧、圆、元件的全局视场，实现快速定位；图像采集装置1固L形和U形图元；数据打开与保存模块用于打开或保定在切割装置上，视场相对比较小，随着切割装

5、置的存加工图元数据和其他参数信息；运动控制模块用于移动实时获取切割装置附近加工视场，配合图像采集执行运动指令，带动图像采集装置1进行移动定位及装置2，完成定位点加工视图的精确采集和加工路径带动主轴进行加工；数据信息显示模块通过显示装置12基金项目：广东省科技计划项目：2013B011302013，2013B091300011，2013B091300013，2012B011300064。实现人机交互。接在编辑器对应的切割位置画点、直线段、圆弧、圆、图像视场1图形化U形和L形图元，并以此产生可视化切割路径图形。编辑图形化图像采集装置1和图像采集装置

6、2的校准定位◆图像采集装置2获取完整工件图像。软◆件处理装置获得完整工件图像上某加工位置平图元管理模块像素坐标并根据校准参数将其转换为机械台坐标。再发送指令给伺服系统以控制图像采集装置l移动到该处对应的实际位置。运动控制模块I．．．．．．．．．．．．．．_一，根据图像采集装置1实时采集的工件局部图数据信息显示模块像，在工件图像中切割位置直接编辑加工图元，并保存此时的机械坐标。图2软件框架◆。重复以上编辑操作或通过矩阵复制完成工2切割路径快速生成技术件加工路径的图形化编辑。◆系统通过视觉装置获取电路板加工视场，在显示处理装置将编辑的图元数据进行计

7、算处理，最终生成切割机实际加工路径数据。装置上形成编辑视场，然后根据用户编辑自动生成加根据用户指令系统可以对加工工件进行工程序完成加工。编辑和加工在不同的空间完成，很模拟加工。好地实现了加工环境隔离。快速切割路径生成流程如★处理装置发送位置信息指令给运动装置，图3所示，主要包括4个步骤：图像采集装置校准、l运动装置再带动主轴对工件进行加工。加工路径编辑生成、图像坐标和实际坐标转换、模拟图3快速切割路径生成流程及加工。2．1图像采集装置校准编辑过程中对于排列规则的相同加工工件可选为实现图像采集装置1与图像采集装置2所采集择复制操作，缩短加工路径编

8、辑时间。图像的像素坐标与机械坐标的精确转换，需对这2个编辑完成后操作者可选择保存编辑的加工数据，装置进行校准：相同的板加工时可直接导入这些数据，实现数