一种激光打标方法、装置以及系统与流程

本技术涉及系统控制领域，尤其涉及一种涉及激光打标方法、装置以及系统。

背景技术：

1、激光打标机通过利用激光束与物体材料的相互作用的特性，通过控制激光束的能量和聚焦点的位置，实现对物体表面的刻印、雕刻和标识等操作。这种技术具有高精度、高速度和高可靠性的特点，在工业生产中得到了广泛应用。

技术实现思路

1、本技术提出一种激光打标方法、装置以及系统，通过多个视觉定位装置在打标过程中采集图像信息实时定位打标机头与打标工件的相对位置和姿态，确保打标机头所生成的激光束的轨迹方向可以准确扫描至打标区域对应的位置，并且通过手持的方式在平缓移动打标机的过程中完成高精度的打标作业。

2、第一方面，提出了一种激光打标方法，应用于激光打标系统，所述激光打标系统包括打标机、多个视觉定位装置以及计算设备。首先，多个视觉定位装置分别采集第一图像得到多张第一图像，其中，该多张第一图像包括定位结构以及打标工件表面，定位结构是与打标机相对位置固定的立体几何结构。其次，计算设备根据多张第一图像确定打标轨迹，其中，该打标轨迹用于指示打标机生成的激光束扫描轨迹。

3、在一些可能的实施例之中，多个视觉定位装置与打标工件表面的相对位置固定，打标机在多个视觉定位装置所建立的视觉定位视场的范围内对打标工件表面进行打标，其中，该视觉定位视场包括多个视觉定位装置采集的图像所覆盖的空间范围。

4、在一些可能的实施例中，前文所提到的计算设备根据多张第一图像确定打标轨迹的具体方法，包括如下流程：首先，计算设备获取多张第一图像。其次，计算设备根据多张第一图像确定第二图像，其中，该第二图像是通过多张第一图像拼接得到的，第二图像包括定位结构。再次，计算设备根据第二图像之中定位结构的几何定位特征和第一标定关系确定打标机的位置姿态信息，其中，该第一标定关系包括定位结构几何定位特征与打标机的位置姿态之间的转换关系，位置姿态信息包括打标机相对于打标工件的距离和角度。最后，计算设备根据打标机的位置姿态信息确定打标轨迹。

5、在一些可能的实施例中，前文所提到的计算设备根据打标机的位置姿态信息确定打标轨迹的具体方法，包括如下流程：首先，计算设备根据打标机的位置姿态信息确定第一打标点集，其中，该第一打标点集包括在视觉定位坐标系下打标工件表面的打标图形对应的多个坐标点的全部或部分，视觉定位坐标系包括基于多个视觉定位装置之中的一个视觉定位装置建立的坐标系。其次，根据第一坐标转换关系和第一打标点集确定第二打标点集，其中，该第二打标点集包括第一打标点集中的每个点在打标坐标系中的坐标，第一坐标转换关系为视觉定位坐标系与打标坐标系之间的坐标转换关系，打标坐标系是基于打标机建立的坐标系。最后，计算设备根据第二打标点集确定打标轨迹。

6、在一些可能的实施例中，前文所提到的在计算设备根据定位结构的几何定位特征和第一标定关系确定打标机的位置姿态信息之后，计算设备还可以根据打标机的位置姿态信息确定第一坐标转换关系，其中，该第一坐标转换关系包括视觉定位坐标系与打标坐标系之间的坐标转换关系。

7、在一些可能的实施例中，前文所提到的计算设备根据打标机的位置姿态确定第一打标点集的方法，可以包括如下步骤。首先，计算设备确定第一图形点集，其中，该第一图形点集包括在视觉定位坐标系下打标图形在打标工件表面对应的坐标点集。其次，计算设备根据打标机的位置姿态信息确定可打标范围，其中，该可打标范围包括打标机在位置姿态信息指示的位置和姿态下，能够在打标工件区域内进行有效打标的区域范围。最后，计算设备根据可打标范围和打标图形之中已打标部分对应的坐标点集从第一图形点集中确定第一打标点集，其中，该第一打标点集包括打标图形未打标部分对应的坐标点集之中的部分或全部。

8、在一些可能的实施例中，前文所提到的确定第一图形点集的方法，可以包括如下步骤。首先，计算设备获取打标图形在工件坐标系下的第二图形点集，其中，该工件坐标系是基于打标工件表面建立的坐标系，或者，是以多个视觉定位装置所确定的视觉定位场之中的某一空间点为原点所建立的坐标系，不做限定。其次，计算设备根据第一图像所包括的多个辅助标记点确定第二坐标转换关系；其中，该第二坐标转换关系包括工件坐标系与视觉定位坐标系之间的坐标转换关系，多个辅助标记点设置于打标工件表面的打标区域周围。最后，计算设备根据第二坐标转换关系和第二图形点集确定第一图形点集，其中，第一图形点集包括打标图形在视觉定位坐标系下的第二图形点集的部分或全部。

9、在一些可能的实施例中，前文所提到的计算设备根据第二打标点集确定打标轨迹的方法，可以包括如下步骤。首先，计算设备确定第一速度，其中，该第一速度为打标机在当前打标周期内的预计速度。其次，计算设备根据轨迹规划算法和第一速度确定第二打标点集对应的打标轨迹，其中，该打标轨迹经过第二打标点集之中的坐标点。

10、在一些可能的实施例中，在计算设备进行激光打标作业之前，本技术还提供一种激光打标系统的标定方法。首先，打标机在测试打标板上打标出标定图形，其中，该标定图形包括具有明显几何特征的棋盘格类图案。其次，多个视觉定位装置采集多个第一标定图像，其中，该第一标定图像包括标定图形的图像信息，每个视觉定位装置至少采集一个第一标定图像。再次，计算设备确定第二标定图像，其中，第二标定图像是根据第二标定关系拼接多个第一标定图像得到的，第二标定关系包括多个视觉定位装置之间所采集图像的坐标转换关系。随后，计算设备根据第二标定图像确定标定图形在视觉定位坐标系下对应的坐标点集，其中，该第二标定图像包括标定图形的图像信息。然后，计算设备根据第二标定图像确定定位结构的位置姿态，其中，该第二标定图像包括定位结构的图像信息。最后，计算设备根据定位结构的位置姿态和标定图形在视觉定位坐标系下对应的坐标点集确定第一标定关系，其中，该第一标定关系包括定位结构的几何定位特征与打标机的位置姿态之间的转换关系。

11、第二方面，提出了一种激光打标装置，包括如下组成部分。首先是获取单元，用于获取多张第一图像，其中，该多张第一图像是由多个视觉定位装置所采集的图像，多张第一图像包括定位结构以及打标工件表面，定位结构是与打标机相对位置固定的立体几何结构。其次是处理单元，用于根据多张第一图像确定第二图像，其中，该第二图像是通过多张第一图像拼接得到的，第二图像包括定位结构。该处理单元，还用于根据定位结构的几何定位特征和第一标定关系确定打标机的位置姿态信息，其中，该第一标定关系包括定位结构的几何定位特征与打标机的位置姿态之间的转换关系，位置姿态信息包括打标机相对于打标工件的距离和角度。该处理单元，还用于根据打标机的位置姿态信息确定打标轨迹。

12、在一些可能的实施例中，该处理单元具体用于，首先，根据打标机的位置姿态信息确定第一打标点集，其中，该第一打标点集包括在视觉定位坐标系中的多个坐标点，视觉定位坐标系包括基于多个视觉定位装置中的一个视觉定位装置建立的坐标系。其次根据第一坐标转换关系和第一打标点集确定第二打标点集，其中，该第二打标点集包括第一打标点集中的每个点在打标坐标系中的坐标，第一坐标转换关系为视觉定位坐标系与打标坐标系之间的坐标转换关系，打标坐标系是基于打标机建立的坐标系。最后，根据第二打标点集确定打标轨迹，其中，该打标轨迹用于控制打标机生成的激光束的扫描轨迹。

13、在一些可能的实施例中，该装置还包括发送单元，用于将打标轨迹发送至打标机，其中，打标机用于生成并控制激光束。

14、第三方面，提出了一种打标机，打标机包括第二方面的激光打标装置，用于实现包括第一方面之中任意一项实施例之中计算设备实现的方法。

15、第四方面，提出了一种激光打标系统，该激光打标系统包括打标机、多个视觉定位装置以及计算设备。

16、该多个视觉定位装置，用于分别采集第一图像得到多张第一图像，其中，该多张第一图像包括定位结构以及打标工件表面，定位结构是与打标机相对位置固定的立体几何结构。计算设备，用于根据多张第一图像确定打标轨迹，其中，该打标轨迹用于指示打标机生成的激光束的扫描轨迹。

17、在一些可能的实施例之中，多个视觉定位装置与打标工件表面的相对位置固定，打标机用于在多个视觉定位装置所建立的视觉定位视场的范围内对打标工件表面进行打标，其中，该视觉定位视场包括多个视觉定位装置采集的图像所覆盖的空间范围。

18、该计算设备具体用于，首先获取多张第一图像并根据多张第一图像确定第二图像，其中，该第二图像是通过多张第一图像拼接得到的，第二图像包括定位结构。其次根据定位结构的几何定位特征和第一标定关系确定打标机的位置姿态信息，其中，该第一标定关系包括定位结构的几何定位特征与打标机的位置姿态之间的转换关系，位置姿态信息包括打标机相对于打标工件的距离和角度。最后根据打标机的位置姿态信息确定打标轨迹。

19、该计算设备具体用于，首先根据打标机的位置姿态信息确定第一打标点集，其中，该第一打标点集包括在视觉定位坐标系下打标工件表面的打标图形对应的多个坐标点的全部或部分，视觉定位坐标系包括基于多个视觉定位装置中的一个视觉定位装置建立的坐标系。其次，根据第一坐标转换关系和第一打标点集确定第二打标点集，其中，该第二打标点集包括第一打标点集中的每个点在打标坐标系中的坐标，第一坐标转换关系为视觉定位坐标系与打标坐标系之间的坐标转换关系，打标坐标系包括基于打标机建立的坐标系。最后根据第二打标点集确定打标轨迹。

20、第五方面，提出了一种计算设备，该计算设备包括处理器和存储器，存储器用于存储指令，处理器用于执行指令，以使得计算设备实现第一方面之中任意一项实施例之中计算设备实现的方法。

21、第六方面，提出了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有指令，该指令被计算设备或者计算设备集群运行时实现第一方面之中任意一项实施例之中计算设备实现的方法。