一種雷射加工系統的視覺檢測裝置製造方法
2023-06-10 23:35:26 1
一種雷射加工系統的視覺檢測裝置製造方法
【專利摘要】本發明適用於雷射加工【技術領域】，尤其涉及一種雷射加工系統的視覺檢測裝置，所述裝置包括：圖像採集系統，用於採集雷射加工平面上的雷射加工物體的圖像；照明光源，用於對雷射加工平面上的雷射加工物體增強亮度；反射鏡，用於對照明光源發出的照明光進行反射，使雷射加工平面上的雷射加工物體成像至圖像採集系統。本發明通過在雷射加工系統聚焦鏡與加工平面中間設置一反射鏡，通過反射鏡將雷射加工物體的圖像反射至圖像採集系統，同時通過在圖像採集裝置前設置一同軸光源和環形光源對雷射加工物體進行亮度增強，實現對雷射加工物體的實時視覺檢測。
【專利說明】一種雷射加工系統的視覺檢測裝置
【技術領域】
[0001]本發明屬於雷射作業檢測【技術領域】，尤其涉及一種雷射加工系統的視覺檢測裝置。
【背景技術】
[0002]現在電子產品很多都需要通過雷射進行標記，隨著使用雷射進行標記的需求越來越大，用戶對雷射打標機的需求越來越大，同時對雷射打標機的要求也越來越高,在生產中如果採用含有雷射視覺系統的雷射打標機進行作業，由於有雷射視覺系統的雷射打標機可以實現自動定位、自動調焦以及自動檢測從而得到更多的用戶認同，現有的雷射視覺系統的雷射打標機的視覺檢測裝置主要有兩種方式:採用同軸的視覺檢測裝置，打標方頭和成像系統的光路相同，這種方式可以實時監控打標質量，雷射掃描頭和相機可以同時進行打標和拍照，可以實現一邊打標一邊觀察，但是同軸的視覺檢測裝置檢測精度不夠，無法滿足大視場清晰成像的問題，另外一種方式為採用旁軸的視覺檢測裝置，相機與打標方頭成一定的角度。這種方式設計簡單，不需要改變現有的打標方頭結構，但是，雷射掃描頭打標之後，需要將打標後的工件移至相機位置進行拍照，不能實時檢測，而且需要預先標定相對位置。基於雷射打標領域對成本的要求，以及對打標精度和生產效率的要求，雷射打標機在靈活性和全自動性面臨著挑戰。
【發明內容】
[0003]本發明實施例的目的在於提供一種雷射加工系統的視覺檢測裝置，通過在雷射加工系統聚焦鏡與雷射加工平面中間設置一反射鏡，通過反射鏡將雷射加工物體的圖像反射至圖像採集系統，同時通過在圖像採集裝置前設置一同軸光源和在反射鏡下面設置的環形光源對雷射加工物體進行亮度增強，實現對雷射加工物體的實時視覺檢測。
[0004]本發明實施例是這樣實現的，一種雷射加工系統的視覺檢測裝置，所述裝置包括:
[0005]圖像採集系統，用於採集雷射加工平面上的雷射加工物體的圖像；
[0006]照明光源，用於對雷射加工平面上的雷射加工物體增強亮度；
[0007]反射鏡，用於對照明光源發出的照明光進行反射，使雷射加工平面上的雷射加工物體成像至圖像採集系統。
[0008]進一步的，所述反射鏡與雷射加工平面成45°夾角。
[0009]進一步的，所述照明光源包括:
[0010]同軸光源和/或環形光源，其中同軸光源置於圖像採集系統前，環形光源置於反射鏡下。
[0011]進一步的，所述反射鏡對雷射全透射。
[0012]進一步的，所述反射鏡對照明光全反射。
[0013]進一步的，所述環形光源包括多個條形光，通過多個條形光構成環形光源對雷射加工平面上的雷射加工物體增強亮度。
[0014]進一步的，所述條形光內設置有轉軸，通過旋轉轉軸能夠調節每個條形光照射雷射加工物體的角度。
[0015]進一步的，所述條形光內設置有滑塊，通過滑動滑塊能夠改變條形光距離環形光源中心的距離。
[0016]本發明實施例通過一種雷射加工系統的視覺檢測裝置，通過在雷射加工系統中增加一反射鏡，反射鏡對雷射全透射對所選同軸光和環形光全反射，同時在雷射加工平面經過反射鏡全反射的平面上設置一同軸光源和圖像採集系統，圖像採集系統採集雷射加工平面上的雷射加工物體圖像，同軸光源對雷射加工物體進行亮度增強。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1是本發明第一實施例提供的一種雷射加工系統的視覺檢測裝置示意圖；
[0018]圖2是本發明第一實施例提供的環形光源的俯視圖；
[0019]圖3是本發明第一實施例提供的環形光源的仰視圖；
[0020]圖4是本發明第二實施例提供的一種雷射加工系統的視覺檢測裝置的原理圖；
[0021]圖5是本發明第二實施例提供的採集到的加工點的圖片；
[0022]圖6是本發明第二實施例提供的經過圖像處理後的加工點的圖片；
[0023]圖7是本發明第二實施例提供的加工點的檢測結果。
【具體實施方式】
[0024]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。
[0025]以下結合具體實施例對本發明的具體實現進行詳細描述:
[0026]實施例一:
[0027]圖1示出了本發明第一實施例提供的一種雷射加工系統的視覺檢測裝置示意圖，為了便於說明，僅示出了與本發明實施例相關的部分。
[0028]雷射加工系統包括雷射器、雷射頭、聚焦鏡以及雷射加工平面。通過在雷射加工系統中增加一反射鏡、圖像採集系統、照明光源，其中照明光源具體包括:同軸光源，環形光源，其中圖像採集系統具體包括:鏡頭和相機；通過鏡頭和相機採集清晰的圖像信息，構成圖像採集系統。在具體的實施中，雷射頭用於發射雷射，聚焦鏡用於將雷射束聚焦對雷射加工平面上的雷射加工物體進行雷射加工，具體的加工可以包括打標切割。圖像採集系統，用於採集雷射加工平面上的雷射加工物體的圖像，實時檢測進行雷射加工時的加工效果，其中在對雷射加工物體進行加工時，通過同軸光源和/或環形光源對雷射加工平面上的雷射加工物體增強亮度，其中同軸光源置於圖像採集系統前，環形光源具體設置於反射鏡下面，環形光源的俯視圖如圖2所示，環形光源的每個條形光內設置有一個滑塊，通過滑動滑塊可以改變條形光相對於環形光源中心的距離。當通過滑動滑塊使條形光向環形光源外測移動時，環形光源的寬度增加，此時可以增大整個環形光源的照射面積，當通過滑動滑塊使條形光向環形光源內測移動時，環形光源的寬帶減小，此時可以減小整個環形光源的照射面積。其中條形光的寬度可以根據具體的使用環境設置。在通過滑塊滑動條形光時可以部分遮擋住條形光的寬帶。環形光源的仰視圖如圖3所示，環形光源由多個條形光源組成本發明實施例中採用四個條形光，其中四個條形光可以根據雷射加工物體的具體情況調整四個條形光照射雷射加工物體的角度，如圖3所示，條形光還可以通過向內向外平移以改變條形光的寬度使得增大減小條形光照射的面積。同軸光源與圖像採集系統同軸，同軸光源置於圖像採集系統前，同軸光源發送的光通過反射鏡垂直照射在雷射加工平面上，對雷射加工平面上的雷射加工物體進行亮度增強，同時雷射加工物體對光源發送的光進行反射,反射後的光通過反射鏡返回至同軸光源，透過同軸光源後在圖像採集系統成像。通過設置兩個光源對雷射加工物體進行亮度增強，同時將圖像採集系統同軸置於同軸光之後，便於對雷射加工物體進行圖像採集，以使得在通過雷射加工時，對雷射加工物體進行視覺檢測，其中反射鏡與雷射加工平面之間的夾角優選的採用45°的夾角，當然這裡只需保證同軸光照射的光線經過反射鏡可以照射在雷射加工平面上，雷射加工平面上的雷射加工物體反射的光經過反射鏡反射以後可以照射到與同軸光同軸的圖像採集系統，同時保證反射鏡對雷射全投射對照明光源全反射。反射鏡與雷射加工平面之間的夾角可以根據具體採用的反射鏡材質以及反射鏡的鍍膜情況進行設置。
[0029]本發明實施例通過上述方式，一種雷射加工系統的視覺檢測裝置，通過在雷射加工系統的聚焦鏡與雷射加工平面中間增設一反射鏡，反射鏡可以全透射雷射，但是全反射照明光源即同軸光和環形光發射的用於增強雷射加工物體亮度的光，其中圖像採集系統置於同軸光後，通過增強的亮度以及反射鏡的鏡面全反射，圖像採集系統可以獲取得到一個大視場的雷射加工物體的圖像，同時通過反射鏡的鏡面全反射可以獲得一個成像效果很好的圖像，並且可以實時檢測雷射加工的加工效果，便於進行控制，實現了對雷射加工物體的實時監控和檢測，同時配合使用自動化的系統，可以實現整個系統的自動化加工，並且可以達到高精度和高準確度。
[0030]實施例二:
[0031]圖4示出了本發明第二實施例提供的一種雷射加工系統的視覺檢測裝置的原理圖，為了便於說明，僅示出了與本發明實施例相關的部分。
[0032]在具體的實施過程中，首先測試雷射加工物體是否可以在圖像採集系統上清晰成像，保證同軸光源和環形光源在雷射加工平面上的光照均勻。其中環形光源可以通過旋轉環形光源內每個條形光的轉軸改變每個條形光的打光的角度，進而改變整個環形光的照射角度，並且每個環形光之間的條形光寬度可以通過滑動滑塊向內向外移動改變整個環形光源的寬度，通過改變整個環形光源的寬度可以增大或減小整個環形光照射的面積。雷射經過加工頭的X、Y反射鏡後通過聚焦鏡處理以後雷射被聚焦，對雷射加工物體進行加工。其中反射鏡對雷射是全部透射的，對同軸光源發射的同軸光和環形光源發射的環形光是全反射的。當雷射加工物體的表面是很粗糙的時候，優選的採用環形光照明，當雷射加工物體的表面很光滑且對光線的反射率很高時，優選的採用同軸光照明，當光線較差時還可以同時使用環形光與同軸光同時照明。同軸光或環形光照在雷射加工物體上，經反射鏡反射最後在圖像採集系統上採集到雷射加工物體的圖像，通過反射鏡鏡面反射可以採集到清晰的圖像。對圖像採集系統獲取到的圖像進行圖像處理，將檢測結果在顯示器上顯示出來。由於採用了環形光和同軸光對雷射加工物體照明，增強雷射加工物體的亮度，可以得到高清晰度的成像效果，通過圖像採集系統採集到清晰和大視場的加工圖像以後，再通過圖像處理將分析實現對雷射加工物體的加工效果的視覺檢測。
[0033]其中對雷射加工物體進行圖像處理的過程如下，在獲取得到了真實的加工結果以後，將圖像顯示在系統中，並將顯示的圖像同預設的圖像進行對比，同時比對加工的位置是否為預先設置的加工位置，先進行位置判斷，對位置判斷的方式可以採用在加工過程前，系統採集加工元件的圖像對加工元件的位置進行確定，即通過圖像標記的方式確定位置坐標，在經過加工處理完以後，就可以找到正確的加工的位置。
[0034]當完成一次加工後，對加工的結果進行三維測量，通過對採集到的圖像進行處理對物體進行三維測量，即標記物體的各個位置點的坐標以及各個點的三維高度。通過加工自動調焦，利用三維測量後的物體的各個點的高度實現加工的自動調焦。完成自動化的加工。其中自動調焦的實現過程為:移動圖像採集系統拍攝一系列圖像，得到標記物的序列圖像，利用圖像處理的方式提取序列圖像中各個圖像包含的信息，獲得標記物體的三維信息，利用三維信息中的高度信息，進行焦距的自動調整。以加工點為例，對加工效果進行實時監控和檢測。圖5是採集到的加工點的圖片，圖6是經過圖像處理後的加工點的圖片，圖7是加工點的檢測結果。通過雷射加工系統的視覺檢測裝置對雷射加工物體進行視覺檢測，可以實現加工機根據用戶的要求可以對雷射加工物體進行不同的功能的圖像處理過程。
[0035]本發明實施例通過上述方式，一種雷射加工系統的視覺檢測裝置，通過在雷射加工系統中加工方頭與達標平面中間增設一反射鏡，通過加工控制系統對物體進行加工，通過圖像採集系統對加工效果進行實時監控和檢測，將採集到的圖像通過圖像處理軟體進行圖像處理，實現對加工效果的實時監控和檢測。整個系統實現了加工的自動化，並且提高了加工的精度和加工的準確度。
[0036]為了使本發明的目的、技術方案更清楚明白，以上結合附圖和實施例，對本發明進行了詳細的說明，不能認定本發明的具體實施只局限於這些說明。對於本發明所屬【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演和替換，都應該視為本發明的保護範圍。
[0037]以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種雷射加工系統的視覺檢測裝置，其特徵在於，所述裝置包括: 圖像採集系統，用於採集雷射加工平面上的雷射加工物體的圖像； 照明光源，用於對雷射加工平面上的雷射加工物體增強亮度； 反射鏡，用於對照明光源發出的照明光進行反射，使雷射加工平面上的雷射加工物體成像至圖像採集系統。
2.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述反射鏡與雷射加工平面成45°夾角。
3.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述照明光源包括: 同軸光源和/或環形光源，其中同軸光源置於圖像採集系統前，環形光源置於反射鏡下。
4.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述反射鏡對雷射全透射。
5.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述反射鏡對照明光全反射。
6.如權利要求3所述的裝置，其特徵在於，所述環形光源包括多個條形光，通過多個條形光構成環形光源對雷射加工平面上的雷射加工物體增強亮度。
7.如權利要求6所述的裝置，其特徵在於，所述條形光內設置有轉軸，通過旋轉轉軸能夠調節每個條形光照射雷射加工物體的角度。
8.如權利要求6所述的裝置，其特徵在於，所述條形光內設置有滑塊，通過滑動滑塊能夠改變條形光距離環形光源中心的距離。
【文檔編號】B23K26/03GK104439695SQ201310422766
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2013年9月16日 優先權日:2013年9月16日
【發明者】舒遠, 王光能, 閆靜, 米野, 高雲峰 申請人:大族雷射科技產業集團股份有限公司, 深圳市大族電機科技有限公司