一種雷射設備及雷射掃描振鏡陣列的校正方法
2023-05-31 06:42:16 2
一種雷射設備及雷射掃描振鏡陣列的校正方法
【專利摘要】本發明涉及雷射設備領域，尤其是涉及一種雷射設備及雷射掃描振鏡陣列的校正方法，所述校正方法包括以下步驟：使所述校正裝置獲取與雷射掃描振鏡陣列的作業相對應的圖像；使所述校正裝置對所述圖像進行圖像處理操作以得到各個掃描振鏡的校正值；及使各掃描振鏡根據所述校正值來生成實際掃描位置以進行掃描。本發明可以在降低設備的製造精度要求的情況下，確保在大面積作業區域下的作業質量。
【專利說明】一種雷射設備及雷射掃描振鏡陣列的校正方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及雷射設備，尤其涉及到雷射設備的雷射掃描振鏡陣列的校正。
【背景技術】
[0002]傳統的雷射設備，例如雷射打標機的振鏡掃描範圍是固定的，其不能夠實現大面積區域的掃描以及打標。現有的一種可以實現大面積區域作業的雷射設備是通過採用掃描振鏡的排列組合來實現的，為了保證大面積作業區域下的作業質量，對這種的雷射設備的製造精度要求很高。之所以要求高的製造精度，其原因在於:一旦由於機械加工等因素的影響而導致掃描振鏡組中的各個振鏡之間出現一定程度的位置偏差，那麼在這種情況下加工出來的產品，例如打標出來的形狀或標籤就會出現畸變，比如:在要打一系列的平行線的時候，就可能會打成相交斷層的凌亂的線條。
【發明內容】
[0003]本發明要解決的技術問題在於，針對現有技術的上述缺陷，提供一種雷射設備及雷射掃描振鏡陣列的校正方法，可以在降低設備的製造精度要求的情況下，確保在大面積作業區域下的作業質量。
[0004]本發明解決其技術問題所採用的技術方案是:提供一種雷射設備，包括掃描振鏡陣列和與所述掃描振鏡陣列相配合的校正裝置，所述校正裝置包括照相單元和圖形處理單元，所述照相單元用以獲取所述掃描振鏡陣列中各掃描振鏡校正前的掃描位置的示意性圖形，所述圖形處理單元用以根據所述示意性圖形計算出各掃描振鏡的掃描位置相對於標準掃描位置的校正值；所述掃描振鏡陣列中各掃描振鏡是根據所述校正值來生成實際掃描位置以進行掃描的。
[0005]本發明的更進一步優選方案是:所述掃描振鏡陣列與一個大作業區域相對應，所述照相單元與一個照相區域相對應，所述照相區域與所述大作業區域在水平方向上相互間隔。
[0006]本發明的更進一步優選方案是:所述雷射設備還包括校正樣品及輸送裝置，其中，所述校正樣品具有水平的打標平面，所述打標平面用以供所述掃描振鏡陣列生成所述示意性圖形於其上，所述輸送裝置用以將所述校正樣品從所述大作業區域水平移送到所述照相區域。
[0007]本發明的更進一步優選方案是:所述掃描振鏡陣列中各掃描振鏡校正前的掃描位置的示意性圖形與一個小作業區域相對應，所述大作業區域是由各掃描振鏡的兩兩小作業區域融合而成，所述掃描振鏡陣列中相鄰的兩個掃描振鏡所對應的小作業區域之間存在部分重疊。
[0008]本發明的更進一步優選方案是:所述的各掃描振鏡在校正前的掃描位置的示意性圖形為一個十字圖形，所述掃描振鏡陣列所對應的多個十字圖形是位於同一水平面的。
[0009]本發明解決其技術問題所採用的技術方案還是:提供一種雷射掃描振鏡陣列的校正方法，包括以下步驟:
[0010]使校正裝置獲取與雷射掃描振鏡陣列的作業相對應的圖像；
[0011]使校正裝置對所述圖像進行圖像處理操作以得到各個掃描振鏡的校正值；及
[0012]使各掃描振鏡根據所述校正值來生成實際掃描位置以進行掃描。
[0013]本發明的更進一步優選方案是:所述使校正裝置獲取與雷射掃描振鏡陣列的作業相對應的圖像的步驟進一步包括:將校正樣品放置在與掃描振鏡陣列相對應的一個大作業區域，驅動所述雷射掃描陣列中的各個掃描振鏡，使得各個掃描振鏡分別在所述校正樣品的同一打標平面上打出一個十字圖形；以及，將所述校正樣品移送至與校正裝置相對應的照相區域，使所述校正裝置獲取所述打標平面的圖像。
[0014]本發明的更進一步優選方案是:所述使校正裝置對所述圖像進行圖像處理操作以得到各個掃描振鏡的校正值的步驟進一步包括:使所述校正裝置對獲得的打標平面的圖像進行圖像處理操作，得到各個掃描振鏡當前所處的位置以及偏轉的角度；以其中的一個掃描振鏡為參考振鏡，計算出其它的掃描振鏡與所述參考振鏡的位置偏移，並將這些位置偏移作為校正值分別傳輸給對應的各掃描振鏡。
[0015]本發明的更進一步優選方案是:所述使校正裝置對所述圖像進行圖像處理操作以得到各個掃描振鏡的校正值的步驟進一步包括:提取所述圖像的各個十字圖形區域；提取水平與豎直線條區域併骨架化；利用區域骨架擬合直線；以及，根據擬合直線計算各掃描振鏡的夾角以及位置坐標。
[0016]本發明的更進一步優選方案是:所述各掃描振鏡的夾角是計算水平擬合線與水平參考線的夾角得到；所述位置坐標是計算兩條擬合直線的交點得到。
[0017]本發明的有益效果在於，通過增設與雷射掃描振鏡陣列相配合的校正裝置，可以實現雷射掃描振鏡陣列的校正，從而可以在降低設備的製造精度要求的情況下，確保在大面積作業區域下的作業質量。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明，附圖中:
[0019]圖1是本發明的雷射設備的框圖示意。
[0020]圖2是本發明的雷射設備的結構示意。
[0021]圖3A是本發明的雷射設備中的掃描振鏡陣列的結構示意，圖3B是本發明的雷射設備中的校正裝置的結構示意。
[0022]圖4A是本發明的雷射設備在進行校正前的打標效果示意，圖4B是本發明的雷射設備在進行校正後的打標效果示意。
[0023]圖5A至5F是本發明的雷射設備的校正過程的示意，其中，圖5A示出了一個2*4的掃描振鏡陣列在校正前對應形成8個十字圖形，圖5B示出了定位後得到的8個十字區域，圖5C示出了根據戶定位得到的十字區域利用形態學方法提取骨架後擬合出來的兩條直線，圖示出了各個十字圖像與水平方向以及垂直方向的位置關係，圖5E示出了十字圖形進行旋轉後的情形，圖5F示出了經校正最後得到的掃描軌跡。
[0024]圖6是本發明的雷射掃描振鏡陣列的校正方法的流程示意。
【具體實施方式】
[0025]現結合附圖，對本發明的較佳實施例作詳細說明。
[0026]圖1是本發明的雷射設備的框圖示意。圖2是本發明的雷射設備的結構示意。圖3A是本發明的雷射設備中的掃描振鏡陣列的結構示意，圖3B是本發明的雷射設備中的校正裝置的結構示意。如圖1至3B所示，本發明提出一種雷射設備，其大致包括掃描振鏡陣列11和與掃描振鏡陣列11相配合的校正裝置12。在本實施例中，掃描振鏡陣列11為2X4結構，包括位於第一排的第一掃描振鏡111、第二掃描振鏡112、第三掃描振鏡113和第四掃描振鏡114以及位於第二排的第五掃描振鏡115、第六掃描振鏡116、第七掃描振鏡117和第八掃描振鏡118。校正裝置12包括照相單元和圖形處理單元。其中，照相單元用以獲取掃描振鏡陣列11中各掃描振鏡111-118校正前的掃描位置的示意性圖形21-28(請結合參見圖5A)，具體而言，照相單元可包括CCD相機、光源以及鏡頭等組成部分，以保證獲得高清晰高質量的圖像。圖形處理單元用以根據示意性圖形21-28計算出各掃描振鏡111-118的掃描位置相對於標準掃描位置的校正值。掃描振鏡陣列中各掃描振鏡111-118是根據這些校正值來生成實際掃描位置以進行掃描的，具體而言，圖形處理單元可包括工控機之類的計算設備。
[0027]參見圖2，掃描振鏡陣列11與一個大作業區域相對應，照相單元與一個照相區域相對應。其中，照相區域與大作業區域在水平方向上相互間隔。本發明的雷射設備還包括校正樣品及輸送裝置，其中，所述校正樣品具有水平的打標平面2，所述打標平面2用以供所述掃描振鏡陣列11生成所述示意性圖形21-28於其上。所述輸送裝置用以將所述校正樣品從所述大作業區域水平移送到所述照相區域。需要說明的是，參見圖3A，所述掃描振鏡陣列中各掃描振鏡111-118校正前的掃描位置的示意性圖形21-28與一個小作業區域相對應，所述大作業區域是由各掃描振鏡111-118的小作業區域21-28融合而成，所述掃描振鏡陣列中相鄰的兩個掃描振鏡所對應的小作業區域之間存在部分重疊。這種設計，有利於圖像的融合處理。在本實施例中，所述的各掃描振鏡111-118在校正前的掃描位置的示意性圖形21-28為一個十字圖形，所述掃描振鏡陣列所對應的多個十字圖形是位於同一水平面的。
[0028]圖4A是本發明的雷射設備在進行校正前的打標效果示意，圖4B是本發明的雷射設備在進行校正後的打標效果示意。參見圖4A與4B，校正前，在大作業區域中各小工作區域21-28(與各掃描振鏡111-118的掃描相對應)是凌亂的，存在相交斷層；校正後，各掃描振鏡111-118物理上的位置偏差已經通過引入校正值而透過軟體予以修正。
[0029]圖5A至5F是本發明的雷射設備的校正過程的示意，其中，圖5A示出了一個2*4的掃描振鏡陣列在校正前對應形成8個十字圖形，111-114屬於第一行，115-118屬於第二行；圖5B示出了定位後得到的8個十字區域；圖5C示出了根據戶定位得到的十字區域利用形態學方法提取骨架後擬合出來的兩條直線；圖示出了各個十字圖像與水平方向以及垂直方向的位置關係，其中虛線為參考水平線41、42和參考垂直線43，這些虛線41、42、43是以十字圖形21，即掃描振鏡111掃出來的圖像的中心為基礎繪製的；圖5E示出了十字圖形進行旋轉後的情形，根據旋轉後的圖形就可以判斷出各個十字圖形21-28的平移方向以及平移量，圖中標記出來的箭頭即表示平移方向，平移量可以根據中心點的位置坐標獲得，從以上的過程中，可以得到每一個掃描振鏡111-118的偏轉角度以及與參考振鏡的平移量，依據偏移角度以及平移量對掃描數據進行校正處理；圖5F示出了經校正最後得到的掃描軌跡，這時，每一個十字圖形21-28的水平線以及豎直線要分別與參考水平線41、42與參考垂直線43重合。
[0030]圖6是本發明的雷射掃描振鏡陣列的校正方法的流程示意。參見圖5A至圖6所示，本發明的雷射設備所採用的校正方法可以對各掃描振鏡111-118的掃描位置進行修正，包括位置偏移和旋轉角度。其大致包括以下步驟:
[0031]SlOl、使校正裝置獲取與雷射掃描振鏡陣列的作業相對應的圖像；
[0032]S102、使校正裝置對所述圖像進行圖像處理操作以得到各個掃描振鏡的校正值；及
[0033]S103、使各掃描振鏡根據所述校正值來生成實際掃描位置以進行掃描。
[0034]其中，所述步驟SlOl進一步包括:
[0035]S1011、將校正樣品放置在與掃描振鏡陣列相對應的一個大作業區域，驅動所述雷射掃描陣列中的各個掃描振鏡，使得各個掃描振鏡分別在所述校正樣品的同一打標平面上打出一個十字圖形；以及，
[0036]S1012、將所述校正樣品移送至與校正裝置相對應的照相區域，使所述校正裝置獲取所述打標平面的圖像。
[0037]所述步驟S102進一步包括:使所述校正裝置對獲得的打標平面的圖像進行圖像處理操作，得到各個掃描振鏡當前所處的位置以及偏轉的角度；以其中的一個掃描振鏡為參考振鏡，計算出其它的掃描振鏡與所述參考振鏡的位置偏移，並將這些位置偏移作為校正值分別傳輸給對應的各掃描振鏡。具體而言，所述步驟S102可包括:
[0038]S1021、提取所述圖像的各個十字圖形區域；
[0039]S1022、提取水平與豎直線條區域併骨架化；
[0040]S1023、利用區域骨架擬合直線；以及，
[0041]S1024、根據擬合直線計算各掃描振鏡的夾角以及位置坐標。
[0042]其中，所述各掃描振鏡的夾角是計算水平擬合線與水平參考線的夾角得到；所述位置坐標是計算兩條擬合直線的交點得到。
[0043]所述步驟S103進一步包括:
[0044]S1031、各掃描振鏡根據偏轉角度以及位置偏移計算實際掃描位置；及
[0045]S1032、各掃描振鏡根據實際的掃描位置進行掃描。
[0046]需要說明的是，在上述步驟SlOll中，在雷射掃描陣列的下方放入一打標平面2，要保證打標平面2的大小滿足雷射掃描陣列11的打標範圍，同時打標平面2要與水平面平行，不可以存在角度偏差，之後，在打標平面2上打出十字圖形。在上述步驟S1012中，可通過輸送裝置將打標平面2平移到校正裝置12下，利用校正裝置12中的相機獲得打標平面2的圖像，同樣要求打標平面保持水平。在本實施例中，掃描振鏡陣列11中含有2*4個掃描振鏡，即兩行，每一行有4個掃描振鏡，編號分別為111?114，115?118，以編號為111的掃描振鏡為參考振鏡，其它的7個掃描振鏡都要依據掃描振鏡111的位置進行相應的位置校正。在上述步驟S1031中，假設參考振鏡111與水平參考線的夾角為alll，位置坐標為(xlll，ylll)，以上述方式分別計算得到掃描振鏡112?118與水平參考線的夾角為all2?all8，坐標位置為(xll2，yll2)?(xll8，yll8)，依據圖像坐標系來說，對於同一行的十字圖形而言，由於坐標位置都是以水平方向來計算的，因此X方向的位置是不需要考慮的，只考慮y方向的位置，即y方向的偏移量。所以各個掃描振鏡112-118相對於參考振鏡111的偏移量為(yll2?yll8)-ylll，對於不同行的十字圖形，由於坐標位置是以垂直方向來計算的，因此I方向的位置是不需要考慮的，只考慮X方向的位置，即X方向的偏移量，所以掃描振鏡115與參考振鏡111之間的位置偏移為xll5_xlll，第二行的掃描振鏡都要依據第一行相對應位置上的掃描振鏡獲得位置偏移，再利用掃描振鏡陣列實現打標的過程中需要用到此值進行相應的位置校正。
[0047]本發明的工作原理是:首先利用校正裝置12獲得掃描振鏡陣列11中的各個掃描振鏡111-118的掃描軌跡圖21-28 ;其次利用校正裝置12進行圖像處理得到直線區域，再採用形態學方法提取直線區域的骨架，最後利用直線骨架擬合出兩條直線，並通過擬合後的兩條直線計算出各掃描振鏡111-118的旋轉角度以及位置偏移。
[0048]本發明的有益效果在於，通過增設與雷射掃描振鏡陣列11相配合的校正裝置12，可以實現雷射掃描振鏡陣列11的校正，從而可以在降低設備的製造精度要求的情況下，確保在大面積作業區域下的作業質量。
[0049]需要說明的是，本發明的雷射掃描振鏡陣列是指具有一定排列規則的掃描振鏡的組合。本發明的雷射設備除了應用上述示例性的雷射打標之外，可以廣泛應用於各種雷射加工，比如:雷射內雕，換言之，本發明所稱的雷射設備的作業，不以上述的雷射打標為限。
[0050]應當理解的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制，對本領域技術人員來說，可以對上述實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替換；而這些修改和替換，都應屬於本發明所附權利要求的保護範圍。
【權利要求】
1.一種雷射設備，包括掃描振鏡陣列，其特徵在於，還包括與所述掃描振鏡陣列相配合的校正裝置，所述校正裝置包括照相單元和圖形處理單元，所述照相單元用以獲取所述掃描振鏡陣列中各掃描振鏡校正前的掃描位置的示意性圖形，所述圖形處理單元用以根據所述示意性圖形計算出各掃描振鏡的掃描位置相對於標準掃描位置的校正值；所述掃描振鏡陣列中各掃描振鏡是根據所述校正值來生成實際掃描位置以進行掃描的。
2.根據權利要求1所述的雷射設備，其特徵在於:所述掃描振鏡陣列與一個大作業區域相對應，所述照相單元與一個照相區域相對應，所述照相區域與所述大作業區域在水平方向上相互間隔。
3.根據權利要求2所述的雷射設備，其特徵在於:所述雷射設備還包括校正樣品及輸送裝置，其中，所述校正樣品具有水平的打標平面，所述打標平面用以供所述掃描振鏡陣列生成所述示意性圖形於其上，所述輸送裝置用以將所述校正樣品從所述大作業區域水平移送到所述照相區域。
4.根據權利要求2所述的雷射設備，其特徵在於:所述掃描振鏡陣列中各掃描振鏡校正前的掃描位置的示意性圖形與一個小作業區域相對應，所述大作業區域是由各掃描振鏡的小作業區域融合而成，所述掃描振鏡陣列中相鄰的兩個掃描振鏡所對應的兩兩小作業區域之間存在部分重疊。
5.根據權利要求1至4任一項所述的雷射設備，其特徵在於:所述的各掃描振鏡在校正前的掃描位置的示意性圖形為一個十字圖形，所述掃描振鏡陣列所對應的多個十字圖形是位於同一水平面的。
6.一種雷射掃描振鏡陣列的校正方法，其特徵在於:包括以下步驟: 使校正裝置獲取與雷射掃描振鏡陣列的作業相對應的圖像； 使校正裝置對所述圖像進行圖像處理操作以得到各個掃描振鏡的校正值；及 使各掃描振鏡根據所述校正值來生成實際掃描位置以進行掃描。
7.根據權利要求6所述的校正方法，其特徵在於，所述使校正裝置獲取與雷射掃描振鏡陣列的作業相對應的圖像的步驟進一步包括:將校正樣品放置在與掃描振鏡陣列相對應的一個大作業區域，驅動所述雷射掃描陣列中的各個掃描振鏡，使得各個掃描振鏡分別在所述校正樣品的同一打標平面上打出一個十字圖形；以及，將所述校正樣品移送至與校正裝置相對應的照相區域，使所述校正裝置獲取所述打標平面的圖像。
8.根據權利要求7所述的校正方法，其特徵在於，所述使校正裝置對所述圖像進行圖像處理操作以得到各個掃描振鏡的校正值的步驟進一步包括:使所述校正裝置對獲得的打標平面的圖像進行圖像處理操作，得到各個掃描振鏡當前所處的位置以及偏轉的角度；以其中的一個掃描振鏡為參考振鏡，計算出其它的掃描振鏡與所述參考振鏡的位置偏移，並將這些位置偏移作為校正值分別傳輸給對應的各掃描振鏡。
9.根據權利要求8所述的校正方法，其特徵在於:所述使校正裝置對所述圖像進行圖像處理操作以得到各個掃描振鏡的校正值的步驟進一步包括:提取所述圖像的各個十字圖形區域；提取水平與豎直線條區域併骨架化；利用區域骨架擬合直線；以及，根據擬合直線計算各掃描振鏡的夾角以及位置坐標。
10.根據權利要求9所述的校正方法，其特徵在於:所述各掃描振鏡的夾角是計算水平擬合線與水平參考線的夾角得到；所述位置坐標是計算兩條擬合直線的交點得到。
【文檔編號】B23K26/035GK104475970SQ201410717209
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月1日 優先權日:2014年12月1日
【發明者】周蕾, 李玉廷, 王光能, 舒遠, 米野, 丁兵, 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