DMV双摄像机在激光切割定位应用

1  DMV双摄像机检测原理

激光切割机是利用经聚焦的高功率密度激光束照射工件，使被照射的材料迅速熔化、汽化、烧蚀或达到燃点，同时借助与光束同轴的高速气流吹除熔融物质，从而实现将工件割开。激光切割属于热切割方法之一。客户目前的需要激光切割的板材尺寸约为1m×1.2m，需要利用激光切割出如图1的一个个小矩形，切割精度要求为0.05mm。由于被切割材料本体比较长，在上料的时候，往往很难保证其一致性，所以需要考虑采用视觉（又称CCD）来检测板材的倾斜角度以及偏移量。

由于材料本体尺寸比较大，如果将被测物完全拍摄到，则其检测精度必然无法达到要求。所以考虑只拍摄该板材上的上下两个MARK（标记）的位置，获知两个MARK点的偏移量后可通过推导得出该板材的整体偏移量以及旋转角度。

为确保检测精度，所以考虑采用一个相机各拍摄一个MARK的方法。本系统中采用2个相机和4个光源的架构。

图2 相机拍摄MARK

在材料无任何旋转以及偏移的情况下，两个MARK点的理论坐标为X1，Y1与X2，Y2。在实际上料以后，相机拍摄后会获取实际的坐标X3，Y3和X4，Y4。由此就可得：

ΔX1=X1-X3；ΔX2=X2-X4；ΔY1=Y1-Y3；ΔY2=Y2-Y2

根据上位机软件的计算，实际坐标之间的连线与理论坐标的连线就可获知该板材的旋转角度θ角。结合水平ΔX1，ΔX2以及垂直方向的ΔY1以及ΔY2，就可准确获知板材的整体偏移及旋转角度。

本项目都采用80万像素的相机，分辨率为1024×768，可根据分布像素推算检测精度:

4mm/1024pixel= 0.004mm/pixel（一个像素值代表0.003mm）；考虑到系统存在检测误差以及外部光源干扰与振动干扰，可以计算，本系统检测精度在0.012mm。

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