配套視覺定位系統的激光打標機相比于傳統激光打標機的主要優勢，是每次觸發激光頭執行打印任務之前，需要先對被測對象進行定位，然后調整激光頭或載物臺，進而進行打印。其包括以下幾方面：視覺成像、圖像處理、坐標轉換、數據通訊、執行控制。

一、視覺成像

這是坐標定位信息基礎，后面獲取的坐標信息均來自于攝像頭獲取的圖像。其核心是要把需要定位的“標志點”清晰的凸顯出來。所以對這類圖像的評估和民用相機的圖像評估不同，需要從“圖像處理”的角度出發。如下圖所示，是比較典型的對比。

圖1

圖1分別展示了玻璃瓶在兩種成像系統下的效果，右圖像一眼能知道這是“玻璃瓶”，左圖卻不行，這是民用相機的優勢。但是假如我們要在相對瓶口下面的某個位置打標，那么左圖是非?！袄硐搿钡膱D像了。

二、圖像處理

圖像處理其實是一種信息篩選技術。一幀1280*960分辨率的bmp格式圖像，總數據量1.17MB。視覺定位來說，我們只需要從這幀圖像中獲取到2到3個點的XY坐標即可，也幾個字節的數據。那么在這個過程中，我們需要把大量不需要的信息刪除掉。下面采用維視圖像的通用智能視覺測量系統軟件為例來說明這個問題。

圖2

如圖2所示，玻璃瓶是需要打標的對象，紅色方框是打標區域，由于每個瓶子在經過激光頭時的姿態都不同（有傾斜等情況），所以需要先獲取瓶子上顯著特征點（本例采用瓶口位置）的坐標及偏角，再計算當前情況下需要打標區域（紅框位置）的坐標及偏角。

上圖中的（641，297）坐標只是像素值（該坐標系的原點為左上角，向下為Y軸正，向右為X軸正），要想把像素值轉換為mm單位，還需要乘以之前標定好的轉換系數。到此為止，對打標區域的定位算完成了，下一步需要把這個坐標系偏角傳輸給執行機構，這需要進行坐標轉換。

三、坐標轉換

激光打標定位系統中包括兩個坐標系，即：相機坐標系和執行機構坐標系。很顯然相機坐標系和執行機構坐標系在設備安裝完畢后，彼此相對靜止，所以這只是一個簡單的二維坐標變換。這里引入維視圖像的MV-MCP(XY)二維定位設備來說明這個問題。該設備主要包括兩部分：上面的Oc坐標系是工業相機等視覺成像系統；下面的Oj坐標系是一個二維載物臺。圖2軟件系統獲取到的（641，297）特征點坐標相當于是物體在（Xj，Yj）向（Xc，Yc）的投影坐標，它們之間是線性關系。

圖3

四、數據通訊及執行控制

我們獲取到我們想要的坐標系偏角數據后，需要把數據以一定的格式傳輸到執行機構，也是激光頭的控制系統（打標卡）。這里有2種控制方式：一種是打標卡控制。通過調節激光頭上的XY振鏡，將激光焦點對準到合適的位置。傳統激光打標機是在打標前手動調節（一次性手動初始化打標位置），然后依次打印，如果產品沒有正確放置，則會在錯誤的位置打印。配套視覺定位系統的打標機，每開始打印一件產品，對打印位置進行一次初始化操作。那么基于這種控制方式的系統，控制激光頭的程序必須提供二次開發接口，也是支持用戶通過第三方程序傳輸控制激光打印區域的坐標。

第二種控制方式是一種間接的方式。不直接控制激光頭位置，而是把坐標系偏角數據傳輸給載物臺控制電機，讓被測物體去對接激光頭，類似圖3所示。這種方式對打標卡無要求，但是需要單獨做一套二維控制臺。這里可以采用常規的TCP/IP或串口通訊。

激光打標視覺定位系統機器視覺技術而言，只是用到了簡單的視覺定位技術。但是要想把該系統集成到現成打標控制系統中，還是比較復雜的一件事情，本文只是簡單的介紹了部分基礎技術。在實際應用中，還有很多需要考慮的因素，比如反光問題、觸發模式、系統硬件設計等等。