一種光學(xué)投影激光打標(biāo)的方法及激光打標(biāo)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明適用于激光打標(biāo)的技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種光學(xué)投影激光打標(biāo)的方法及激 光打柄系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 激光打標(biāo)廣泛分布于眾多工業(yè)領(lǐng)域中，其用于例如對(duì)序列號(hào)、條形碼、LOGO等等進(jìn) 行打標(biāo)。
[0003] 圖1所示為現(xiàn)有激光打標(biāo)成像光路的示意圖，激光打標(biāo)機(jī)包括內(nèi)部設(shè)有激光頭11 的打標(biāo)頭1、位于激光打標(biāo)機(jī)側(cè)面的聚焦鏡2、位于激光打標(biāo)機(jī)內(nèi)部的反射鏡3、接收反射鏡 3反射光線的鏡頭4、W及與鏡頭4連接的相機(jī)5。 陽004] 在激光打標(biāo)前，通過一束指示光AB來對(duì)打標(biāo)物體6進(jìn)行模擬，通過指示光AB將打 標(biāo)物體6的投影至反射鏡3內(nèi)，由反射鏡3反射至鏡頭4,經(jīng)鏡頭4至相機(jī)5,通過相機(jī)5模 擬出打標(biāo)圖案7。
[0005] 圖2所示為現(xiàn)有激光打標(biāo)的激光打標(biāo)光路，往激光打標(biāo)機(jī)內(nèi)輸入打標(biāo)圖案7,激光 光線CD內(nèi)含有打標(biāo)圖案7,激光光線CD經(jīng)激光頭8打標(biāo)輸入至XY掃描振鏡9,由振鏡9掃 描至聚焦鏡2,經(jīng)聚焦鏡2聚焦再分散至反射鏡3,反光鏡3反射出的激光光線CD經(jīng)外部光 源聚焦至打標(biāo)物體6的表面。
[0006] 現(xiàn)有在進(jìn)行激光打標(biāo)前，首先要編輯需要打標(biāo)的圖案或者圖形，然后再對(duì)物體進(jìn) 行打標(biāo)。目前市場(chǎng)上的打標(biāo)機(jī)基本都是按照上述的方式進(jìn)行打標(biāo)，并沒有精確的定位打標(biāo) 的位置，即使具有打標(biāo)預(yù)覽功能，也只是用一束指示光來模擬進(jìn)行打標(biāo)，人眼觀察打標(biāo)的位 置是否合適，運(yùn)種方法很難保證打標(biāo)位置的穩(wěn)定性和一致性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于提供了一種解決激光打標(biāo)后打標(biāo)位置準(zhǔn)確性和一致性難題的 光學(xué)投影激光打標(biāo)的方法及激光打標(biāo)系統(tǒng)。
[000引本發(fā)明提供一種光學(xué)投影激光打標(biāo)的方法，包括如下步驟：
[0009] Al :調(diào)整激光打標(biāo)系統(tǒng)；
[0010] A2 :放入被打標(biāo)物體；
[0011] A3 :定位被標(biāo)記物體的位置；
[0012] A4 :將被標(biāo)記物體的圖像或圖形投影到被標(biāo)記物體表面需要標(biāo)記的位置；
[0013] A5 :對(duì)投影的圖案或圖形進(jìn)行梯形校正；
[0014] A6 :調(diào)整校正后被標(biāo)記的圖案或圖形的位置；
[001引 A7 :將調(diào)整好的圖案或圖形的信息發(fā)送給激光打標(biāo)系統(tǒng)。
[0016] A8 :激光打標(biāo)系統(tǒng)根據(jù)發(fā)送的圖案或圖形的信息進(jìn)行激光打標(biāo)；
[0017] A9 :對(duì)打標(biāo)完成后的物體進(jìn)行圖像義集；
[00化]AlO:顯不完成打柄；后的物體圖像。
[0019] 其中，所述步驟A5的梯形校正的具體方法，包括如下步驟：
[0020] 101 :讀入圖像數(shù)據(jù)；
[0021] 102 :接收外部輸入的梯形校正角度；
[0022] 103 :空間變化；
[0023] 104 :選擇插值算法進(jìn)行差值運(yùn)算；
[0024] 105 :輸出梯形變化后的圖像。
[00巧]其中，所述步驟A2的具體方法為：首先將被標(biāo)記的物體放在激光打標(biāo)系統(tǒng)打標(biāo)區(qū) 域內(nèi)，然后將激光打標(biāo)系統(tǒng)的焦點(diǎn)聚焦到被標(biāo)記物體表面。
[00%] 本發(fā)明又提供一種光學(xué)投影激光打標(biāo)系統(tǒng)，用于完成激光打標(biāo)方法，該激光系統(tǒng) 包括激光打標(biāo)振鏡、與激光打標(biāo)振鏡連接的CCD同軸成像裝置、W及位于打標(biāo)系統(tǒng)側(cè)邊面 的數(shù)字式微型投影儀。
[0027] 其中，CCD同軸成像裝置包括與激光打標(biāo)振鏡連接的鏡頭、W及與鏡頭連接的CCD 相機(jī)。
[0028] 其中，采用CCD同軸成像裝置對(duì)被標(biāo)記物體進(jìn)行圖像采集并進(jìn)行圖像處理，定位 到被標(biāo)記物體的位置。
[0029] 其中，CCD同軸成像裝置對(duì)打標(biāo)完成后的物體進(jìn)行圖像采集。
[0030] 其中，CCD同軸成像裝置顯示完成打標(biāo)后的物體圖像。
[0031] 其中，數(shù)字式微型投影儀將被標(biāo)記物體的圖像或圖形投影到被標(biāo)記物體表面需要 標(biāo)記的位置。
[0032] 其中，激光打標(biāo)系統(tǒng)根據(jù)數(shù)字式微型投影儀發(fā)送的圖案或圖形的信息進(jìn)行激光打 標(biāo)
[0033] 本發(fā)明采用光柵投影的方法將需要打標(biāo)的圖案或者圖形投影到被標(biāo)記的物體上， 采用同軸成像的方法對(duì)物體進(jìn)行成像，根據(jù)物體的特征來調(diào)整被標(biāo)記圖案或圖形的位置， 使得物體無論怎么擺放都可W保證打標(biāo)位置的準(zhǔn)確性和一致性。
【附圖說明】
[0034] 圖1所示為現(xiàn)有激光打標(biāo)成像光路的示意圖；
[0035] 圖2所示為現(xiàn)有激光打標(biāo)的激光打標(biāo)光路的示意圖；
[0036] 圖3所示為本發(fā)明光學(xué)投影打標(biāo)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037] 圖4所示為本發(fā)明數(shù)字式微型投影儀垂直梯形校正原理圖；
[0038] 圖5所示為本發(fā)明數(shù)字式微型投影儀的梯形校正算法的流程圖；
[0039] 圖6所示為本發(fā)明有進(jìn)行梯形校正的投影二維碼圖像；
[0040] 圖7所示為本發(fā)明梯形校正后的投影二維碼圖像；
[0041] 圖8所示為本發(fā)明光學(xué)投影打標(biāo)系統(tǒng)流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0042] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解運(yùn)些實(shí)施例僅用于說明 本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的各 種等價(jià)形式的修改均落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求所限定的范圍。
[0043]圖3所示為本發(fā)明一種光學(xué)投影打標(biāo)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，本激光打標(biāo)系統(tǒng)通過激 光掃描方頭實(shí)時(shí)、快速獲取物體需要的打標(biāo)信息并實(shí)時(shí)顯示打標(biāo)后的物體圖像，本光學(xué)投 影激光打標(biāo)系統(tǒng)100包括激光打標(biāo)振鏡10、與激光打標(biāo)振鏡10連接的CCD同軸成像裝置 23、W及位于打標(biāo)系統(tǒng)側(cè)邊面的數(shù)字式微型投影儀40， W44]CCD同軸成像裝置23包括與激光打標(biāo)振鏡10連接的鏡頭20、W及與鏡頭20連接 的CCD相機(jī)30,激光打標(biāo)振鏡10內(nèi)設(shè)有掃描振鏡和激光頭。 W45] 首先，CCD同軸成像裝置23根據(jù)打標(biāo)物體200的表面特征確定打標(biāo)位置，數(shù)字式微 型投影儀40采用投影光路50掃描打標(biāo)物體200的圖形或圖片（圖3所示為二維碼圖片）， 數(shù)字式微型投影儀40將打標(biāo)物體200的圖形或圖片通過投影光路50投影到被打標(biāo)的物體 表面，將圖形或圖片精確的調(diào)整到被打標(biāo)的位置，由激光打標(biāo)振鏡10對(duì)打標(biāo)物體200通過 打標(biāo)光路60進(jìn)行打標(biāo)操作，再由CCD同軸成像裝置23確認(rèn)打標(biāo)位置的準(zhǔn)確性。
[0046] 數(shù)字式微型投影儀60的位置與被投影的打標(biāo)物體200成直角才能保證投影效果， 如果無法保證二者的垂直，投影出來的圖形就會(huì)產(chǎn)生梯形，在運(yùn)種情況下，我們需要對(duì)梯形 進(jìn)行校正，保證圖像成標(biāo)準(zhǔn)的矩形。
[0047] 梯形校正通常有二種方法：一種是光學(xué)梯形校正，另一種是數(shù)碼梯形校正，光學(xué)梯 形校正是指通過調(diào)整鏡頭的物理位置來達(dá)到調(diào)整梯形的目的，數(shù)碼梯形校正是通過軟件的 方法來實(shí)現(xiàn)梯形校正。本發(fā)明采用的是軟件校正方法的數(shù)碼梯形校正。
[0048] 軟件校正法是通過圖像處理方法對(duì)投影前的圖像進(jìn)行形狀調(diào)整和補(bǔ)償W消除投 影圖像的梯形失真。軟件梯形校正的原理是針對(duì)投影儀投影光路將要產(chǎn)生的梯形失真由插 值算法對(duì)原圖像進(jìn)行幾何變化，產(chǎn)生一個(gè)反向的補(bǔ)償梯形圖像，W抵償投影光路產(chǎn)生的圖 像梯形失真，使得投影后的圖像呈現(xiàn)規(guī)整的矩形。
[0049] 圖4所示為本發(fā)明數(shù)字式微型投影儀垂直梯形校正原理圖，圖4(a)為待投影的原 始圖像，圖4(b)為經(jīng)梯形校正投影產(chǎn)生的梯形失真圖像，圖4(c)為投影前經(jīng)數(shù)碼梯形校正 處理后產(chǎn)生的補(bǔ)償梯形圖像，圖4(d)為梯形校正后得到的規(guī)整的矩形投影圖像。從上面的 原理圖可W看出梯形校正的主要工作就是由原規(guī)整的矩形圖4(a)經(jīng)圖像處理中的插值算 法通過幾何變換得到補(bǔ)償梯形圖4(c)。
[0050] 圖5所示為本發(fā)明數(shù)字式微型投影儀的梯形校正算法的流程圖，通過圖4實(shí)現(xiàn)梯 形校正的實(shí)現(xiàn)過程，投影儀梯形校正算法的步驟如下：
[0051] 101 :讀入圖像數(shù)據(jù)。 陽05引102:接收外部輸入的梯形校正角度。 陽05引103 :空間變化；如圖4(a)至圖4(c)。
[0054] 104 :選擇插值算法進(jìn)行差值運(yùn)算。
[0055] 105 :輸出梯形變化后的圖像。
[0056] 根據(jù)所述投影儀梯形校正的原理，需要從原圖出發(fā)通過圖像幾何變換得到一個(gè)能 補(bǔ)償光路失真的梯形圖像。
[0057] 待投影圖像的補(bǔ)償梯形圖像是通過對(duì)待投影圖像進(jìn)行幾何變換來實(shí)現(xiàn)的。圖像幾 何運(yùn)算需要2個(gè)獨(dú)立的算法：一個(gè)算法是用來定義空間變換，規(guī)定了圖像像素如何移動(dòng)；另 一個(gè)算法就是插值算法。
[0058] 空間變換采用仿射變換的方法。
[0059]圖像像素平移、比例縮放和旋轉(zhuǎn)變換都是一種稱為仿射變換的特殊情況。仿射變 換的意思是：在幾何上定義為兩個(gè)向量空間之間的一個(gè)仿射變換或者仿射映射由一個(gè)線性 變換接上一個(gè)平移組成。
[0060] 仿射變換可W用一個(gè)3X3的矩陣來表示，其最后一行為（0,0, 1)，仿射變換變換 矩陣將原坐標(biāo)（X，y)變換為新坐標(biāo)（U，V)，原坐標(biāo)（X，y)和新坐標(biāo)（U，V)皆視為最末一行為 (1)的S維列向量，原列向量左乘變換矩陣得到新的列向量，其表達(dá)式為： 料孩 錢:至 ％ 蕩辦-氣
[006。 tPfc:為.
[0062] 仿射變換具有如下性質(zhì)：
[0063] 第一：仿射變換只有6個(gè)自由度（對(duì)應(yīng)變換中的6個(gè)系數(shù)），因此，仿射變換后互 相平行直線仍然為平行直線