预印制板材切割技术是一项服务于生产、生活的技术,该技术预先将图像印制到平面板材上,然后沿着图像轮廓的边缘切割板材,得到外形与印制图像轮廓相一致的产品。这种技术实用、直观,在很多领域都有需求和应用。目前,国内普通数控切割机床还没有针对性的找正切割工具来加工这类产品,因而加工精度低,废品率高。人工找正虽能一定程度提高精度,但若找正结果中图像坐标系与机床坐标系有旋转关系,需重新对板材进行装夹,效率十分低下。本文将数字图像处理与机器视觉相结合,研究并实现了一种适用于预印制板材切割的自动找正技术,对板材上图像轮廓位置进行在线定位,因而可在无需重新装夹的情况下对图像轮廓进行高精度切割加工。该技术包含三个关键子技术:轮廓矢量化技术、轮廓数控编程技术和标记点测量找正技术。轮廓矢量化对原始图像进行轮廓提取和矢量化,并在图像上添加用于后续找正的标记点;轮廓数控编程计算出轮廓在图像坐标系下的初始NC代码;标记点测量找正用CCD摄像机识别板材上的标记点,建立图像坐标系与机床坐标系间的矩阵变换,对初始NC加工代码进行坐标转换,得到实际加工NC代码。本文重点对轮廓矢量化和测量找正这两个子技术展开研究。主要内容包括:1.在分析预印制图像特点的基础上,制定相应的快速、有效的图像分割流程,并对图像二值化、噪声后处理和边缘检测中的多个已有算法进行比较分析和实验,得出适合本文系统的算法,实现了准确地检测出预印制图像的边缘轮廓;并运用轮廓优化处理使目标轮廓更逼近真实轮廓,一定程度上弥补图像分割造成的误差。2.提出先提取局部曲率极大值的尖点、然后分段进行直线拟合的轮廓矢量化算法,与不分段拟合相比,提高了算法效率;在对实际工程实验结果进行分析后,该算法引进了拟合长度控制参数,使得在加工效率影响不大情况下,大大提高了加工轮廓的光滑性。3.提出基于CCD相机测量标记点的预印制图像位置找正方法。通过机床运动带动CCD相机对板材上的各标记点进行拍照和圆心坐标提取,建立图像坐标系与机床坐标系间的线性变换矩阵;用此矩阵对基于图像坐标系下的初始NC加工代码进行坐标变换,就可得到基于机床坐标系的新NC程序,实现位置找正。在理论研究的基础上,开发了预印制板材切割自动找正系统,完成了对多幅典型预印制板材的找正和切割。实际切割实验表明:该系统找正效率高,找正精度能满足工程应用要求。安装了该系统的数控机床于2009年7月参加了上海国际机床展(EASTPO 2009),取得不错的反响。