一種激光加工系統(tǒng)的視覺檢測裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明適用于激光加工【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種激光加工系統(tǒng)的視覺檢測裝置，所述裝置包括：圖像采集系統(tǒng)，用于采集激光加工平面上的激光加工物體的圖像；照明光源，用于對激光加工平面上的激光加工物體增強(qiáng)亮度；反射鏡，用于對照明光源發(fā)出的照明光進(jìn)行反射，使激光加工平面上的激光加工物體成像至圖像采集系統(tǒng)。本發(fā)明通過在激光加工系統(tǒng)聚焦鏡與加工平面中間設(shè)置一反射鏡，通過反射鏡將激光加工物體的圖像反射至圖像采集系統(tǒng)，同時(shí)通過在圖像采集裝置前設(shè)置一同軸光源和環(huán)形光源對激光加工物體進(jìn)行亮度增強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)對激光加工物體的實(shí)時(shí)視覺檢測。
【專利說明】一種激光加工系統(tǒng)的視覺檢測裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于激光作業(yè)檢測【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種激光加工系統(tǒng)的視覺檢測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)在電子產(chǎn)品很多都需要通過激光進(jìn)行標(biāo)記，隨著使用激光進(jìn)行標(biāo)記的需求越來越大，用戶對激光打標(biāo)機(jī)的需求越來越大，同時(shí)對激光打標(biāo)機(jī)的要求也越來越高,在生產(chǎn)中如果采用含有激光視覺系統(tǒng)的激光打標(biāo)機(jī)進(jìn)行作業(yè)，由于有激光視覺系統(tǒng)的激光打標(biāo)機(jī)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定位、自動(dòng)調(diào)焦以及自動(dòng)檢測從而得到更多的用戶認(rèn)同，現(xiàn)有的激光視覺系統(tǒng)的激光打標(biāo)機(jī)的視覺檢測裝置主要有兩種方式:采用同軸的視覺檢測裝置，打標(biāo)方頭和成像系統(tǒng)的光路相同，這種方式可以實(shí)時(shí)監(jiān)控打標(biāo)質(zhì)量，激光掃描頭和相機(jī)可以同時(shí)進(jìn)行打標(biāo)和拍照，可以實(shí)現(xiàn)一邊打標(biāo)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，另外一種方式為采用旁軸的視覺檢測裝置，相機(jī)與打標(biāo)方頭成一定的角度。這種方式設(shè)計(jì)簡單，不需要改變現(xiàn)有的打標(biāo)方頭結(jié)構(gòu)，但是，激光掃描頭打標(biāo)之后，需要將打標(biāo)后的工件移至相機(jī)位置進(jìn)行拍照，不能實(shí)時(shí)檢測，而且需要預(yù)先標(biāo)定相對位置?；诩す獯驑?biāo)領(lǐng)域?qū)Τ杀镜囊?，以及對打?biāo)精度和生產(chǎn)效率的要求，激光打標(biāo)機(jī)在靈活性和全自動(dòng)性面臨著挑戰(zhàn)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種激光加工系統(tǒng)的視覺檢測裝置，通過在激光加工系統(tǒng)聚焦鏡與激光加工平面中間設(shè)置一反射鏡，通過反射鏡將激光加工物體的圖像反射至圖像采集系統(tǒng)，同時(shí)通過在圖像采集裝置前設(shè)置一同軸光源和在反射鏡下面設(shè)置的環(huán)形光源對激光加工物體進(jìn)行亮度增強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)對激光加工物體的實(shí)時(shí)視覺檢測。
[0004]本發(fā)明實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種激光加工系統(tǒng)的視覺檢測裝置，所述裝置包括:
[0005]圖像采集系統(tǒng)，用于采集激光加工平面上的激光加工物體的圖像；
[0006]照明光源，用于對激光加工平面上的激光加工物體增強(qiáng)亮度；
[0007]反射鏡，用于對照明光源發(fā)出的照明光進(jìn)行反射，使激光加工平面上的激光加工物體成像至圖像采集系統(tǒng)。
[0008]進(jìn)一步的，所述反射鏡與激光加工平面成45°夾角。
[0009]進(jìn)一步的，所述照明光源包括:
[0010]同軸光源和/或環(huán)形光源，其中同軸光源置于圖像采集系統(tǒng)前，環(huán)形光源置于反射鏡下。
[0011]進(jìn)一步的，所述反射鏡對激光全透射。
[0012]進(jìn)一步的，所述反射鏡對照明光全反射。
[0013]進(jìn)一步的，所述環(huán)形光源包括多個(gè)條形光，通過多個(gè)條形光構(gòu)成環(huán)形光源對激光加工平面上的激光加工物體增強(qiáng)亮度。
[0014]進(jìn)一步的，所述條形光內(nèi)設(shè)置有轉(zhuǎn)軸，通過旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸能夠調(diào)節(jié)每個(gè)條形光照射激光加工物體的角度。
[0015]進(jìn)一步的，所述條形光內(nèi)設(shè)置有滑塊，通過滑動(dòng)滑塊能夠改變條形光距離環(huán)形光源中心的距離。
[0016]本發(fā)明實(shí)施例通過一種激光加工系統(tǒng)的視覺檢測裝置，通過在激光加工系統(tǒng)中增加一反射鏡，反射鏡對激光全透射對所選同軸光和環(huán)形光全反射，同時(shí)在激光加工平面經(jīng)過反射鏡全反射的平面上設(shè)置一同軸光源和圖像采集系統(tǒng)，圖像采集系統(tǒng)采集激光加工平面上的激光加工物體圖像，同軸光源對激光加工物體進(jìn)行亮度增強(qiáng)。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例提供的一種激光加工系統(tǒng)的視覺檢測裝置示意圖；
[0018]圖2是本發(fā)明第一實(shí)施例提供的環(huán)形光源的俯視圖；
[0019]圖3是本發(fā)明第一實(shí)施例提供的環(huán)形光源的仰視圖；
[0020]圖4是本發(fā)明第二實(shí)施例提供的一種激光加工系統(tǒng)的視覺檢測裝置的原理圖；
[0021]圖5是本發(fā)明第二實(shí)施例提供的采集到的加工點(diǎn)的圖片；
[0022]圖6是本發(fā)明第二實(shí)施例提供的經(jīng)過圖像處理后的加工點(diǎn)的圖片；
[0023]圖7是本發(fā)明第二實(shí)施例提供的加工點(diǎn)的檢測結(jié)果。
【具體實(shí)施方式】
[0024]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0025]以下結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明的具體實(shí)現(xiàn)進(jìn)行詳細(xì)描述:
[0026]實(shí)施例一:
[0027]圖1示出了本發(fā)明第一實(shí)施例提供的一種激光加工系統(tǒng)的視覺檢測裝置示意圖，為了便于說明，僅示出了與本發(fā)明實(shí)施例相關(guān)的部分。
[0028]激光加工系統(tǒng)包括激光器、激光頭、聚焦鏡以及激光加工平面。通過在激光加工系統(tǒng)中增加一反射鏡、圖像采集系統(tǒng)、照明光源，其中照明光源具體包括:同軸光源，環(huán)形光源，其中圖像采集系統(tǒng)具體包括:鏡頭和相機(jī)；通過鏡頭和相機(jī)采集清晰的圖像信息，構(gòu)成圖像采集系統(tǒng)。在具體的實(shí)施中，激光頭用于發(fā)射激光，聚焦鏡用于將激光束聚焦對激光加工平面上的激光加工物體進(jìn)行激光加工，具體的加工可以包括打標(biāo)切割。圖像采集系統(tǒng)，用于采集激光加工平面上的激光加工物體的圖像，實(shí)時(shí)檢測進(jìn)行激光加工時(shí)的加工效果，其中在對激光加工物體進(jìn)行加工時(shí)，通過同軸光源和/或環(huán)形光源對激光加工平面上的激光加工物體增強(qiáng)亮度，其中同軸光源置于圖像采集系統(tǒng)前，環(huán)形光源具體設(shè)置于反射鏡下面，環(huán)形光源的俯視圖如圖2所示，環(huán)形光源的每個(gè)條形光內(nèi)設(shè)置有一個(gè)滑塊，通過滑動(dòng)滑塊可以改變條形光相對于環(huán)形光源中心的距離。當(dāng)通過滑動(dòng)滑塊使條形光向環(huán)形光源外測移動(dòng)時(shí)，環(huán)形光源的寬度增加，此時(shí)可以增大整個(gè)環(huán)形光源的照射面積，當(dāng)通過滑動(dòng)滑塊使條形光向環(huán)形光源內(nèi)測移動(dòng)時(shí)，環(huán)形光源的寬帶減小，此時(shí)可以減小整個(gè)環(huán)形光源的照射面積。其中條形光的寬度可以根據(jù)具體的使用環(huán)境設(shè)置。在通過滑塊滑動(dòng)條形光時(shí)可以部分遮擋住條形光的寬帶。環(huán)形光源的仰視圖如圖3所示，環(huán)形光源由多個(gè)條形光源組成本發(fā)明實(shí)施例中采用四個(gè)條形光，其中四個(gè)條形光可以根據(jù)激光加工物體的具體情況調(diào)整四個(gè)條形光照射激光加工物體的角度，如圖3所示，條形光還可以通過向內(nèi)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。同軸光源與圖像采集系統(tǒng)同軸，同軸光源置于圖像采集系統(tǒng)前，同軸光源發(fā)送的光通過反射鏡垂直照射在激光加工平面上，對激光加工平面上的激光加工物體進(jìn)行亮度增強(qiáng)，同時(shí)激光加工物體對光源發(fā)送的光進(jìn)行反射,反射后的光通過反射鏡返回至同軸光源，透過同軸光源后在圖像采集系統(tǒng)成像。通過設(shè)置兩個(gè)光源對激光加工物體進(jìn)行亮度增強(qiáng)，同時(shí)將圖像采集系統(tǒng)同軸置于同軸光之后，便于對激光加工物體進(jìn)行圖像采集，以使得在通過激光加工時(shí)，對激光加工物體進(jìn)行視覺檢測，其中反射鏡與激光加工平面之間的夾角優(yōu)選的采用45°的夾角，當(dāng)然這里只需保證同軸光照射的光線經(jīng)過反射鏡可以照射在激光加工平面上，激光加工平面上的激光加工物體反射的光經(jīng)過反射鏡反射以后可以照射到與同軸光同軸的圖像采集系統(tǒng)，同時(shí)保證反射鏡對激光全投射對照明光源全反射。反射鏡與激光加工平面之間的夾角可以根據(jù)具體采用的反射鏡材質(zhì)以及反射鏡的鍍膜情況進(jìn)行設(shè)置。
[0029]本發(fā)明實(shí)施例通過上述方式，一種激光加工系統(tǒng)的視覺檢測裝置，通過在激光加工系統(tǒng)的聚焦鏡與激光加工平面中間增設(shè)一反射鏡，反射鏡可以全透射激光，但是全反射照明光源即同軸光和環(huán)形光發(fā)射的用于增強(qiáng)激光加工物體亮度的光，其中圖像采集系統(tǒng)置于同軸光后，通過增強(qiáng)的亮度以及反射鏡的鏡面全反射，圖像采集系統(tǒng)可以獲取得到一個(gè)大視場的激光加工物體的圖像，同時(shí)通過反射鏡的鏡面全反射可以獲得一個(gè)成像效果很好的圖像，并且可以實(shí)時(shí)檢測激光加工的加工效果，便于進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)了對激光加工物體的實(shí)時(shí)監(jiān)控和檢測，同時(shí)配合使用自動(dòng)化的系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的自動(dòng)化加工，并且可以達(dá)到高精度和高準(zhǔn)確度。
[0030]實(shí)施例二:
[0031]圖4示出了本發(fā)明第二實(shí)施例提供的一種激光加工系統(tǒng)的視覺檢測裝置的原理圖，為了便于說明，僅示出了與本發(fā)明實(shí)施例相關(guān)的部分。
[0032]在具體的實(shí)施過程中，首先測試激光加工物體是否可以在圖像采集系統(tǒng)上清晰成像，保證同軸光源和環(huán)形光源在激光加工平面上的光照均勻。其中環(huán)形光源可以通過旋轉(zhuǎn)環(huán)形光源內(nèi)每個(gè)條形光的轉(zhuǎn)軸改變每個(gè)條形光的打光的角度，進(jìn)而改變整個(gè)環(huán)形光的照射角度，并且每個(gè)環(huán)形光之間的條形光寬度可以通過滑動(dòng)滑塊向內(nèi)向外移動(dòng)改變整個(gè)環(huán)形光源的寬度，通過改變整個(gè)環(huán)形光源的寬度可以增大或減小整個(gè)環(huán)形光照射的面積。激光經(jīng)過加工頭的X、Y反射鏡后通過聚焦鏡處理以后激光被聚焦，對激光加工物體進(jìn)行加工。其中反射鏡對激光是全部透射的，對同軸光源發(fā)射的同軸光和環(huán)形光源發(fā)射的環(huán)形光是全反射的。當(dāng)激光加工物體的表面是很粗糙的時(shí)候，優(yōu)選的采用環(huán)形光照明，當(dāng)激光加工物體的表面很光滑且對光線的反射率很高時(shí)，優(yōu)選的采用同軸光照明，當(dāng)光線較差時(shí)還可以同時(shí)使用環(huán)形光與同軸光同時(shí)照明。同軸光或環(huán)形光照在激光加工物體上，經(jīng)反射鏡反射最后在圖像采集系統(tǒng)上采集到激光加工物體的圖像，通過反射鏡鏡面反射可以采集到清晰的圖像。對圖像采集系統(tǒng)獲取到的圖像進(jìn)行圖像處理，將檢測結(jié)果在顯示器上顯示出來。由于采用了環(huán)形光和同軸光對激光加工物體照明，增強(qiáng)激光加工物體的亮度，可以得到高清晰度的成像效果，通過圖像采集系統(tǒng)采集到清晰和大視場的加工圖像以后，再通過圖像處理將分析實(shí)現(xiàn)對激光加工物體的加工效果的視覺檢測。
[0033]其中對激光加工物體進(jìn)行圖像處理的過程如下，在獲取得到了真實(shí)的加工結(jié)果以后，將圖像顯示在系統(tǒng)中，并將顯示的圖像同預(yù)設(shè)的圖像進(jìn)行對比，同時(shí)比對加工的位置是否為預(yù)先設(shè)置的加工位置，先進(jìn)行位置判斷，對位置判斷的方式可以采用在加工過程前，系統(tǒng)采集加工元件的圖像對加工元件的位置進(jìn)行確定，即通過圖像標(biāo)記的方式確定位置坐標(biāo)，在經(jīng)過加工處理完以后，就可以找到正確的加工的位置。
[0034]當(dāng)完成一次加工后，對加工的結(jié)果進(jìn)行三維測量，通過對采集到的圖像進(jìn)行處理對物體進(jìn)行三維測量，即標(biāo)記物體的各個(gè)位置點(diǎn)的坐標(biāo)以及各個(gè)點(diǎn)的三維高度。通過加工自動(dòng)調(diào)焦，利用三維測量后的物體的各個(gè)點(diǎn)的高度實(shí)現(xiàn)加工的自動(dòng)調(diào)焦。完成自動(dòng)化的加工。其中自動(dòng)調(diào)焦的實(shí)現(xiàn)過程為:移動(dòng)圖像采集系統(tǒng)拍攝一系列圖像，得到標(biāo)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(gè)圖像包含的信息，獲得標(biāo)記物體的三維信息，利用三維信息中的高度信息，進(jìn)行焦距的自動(dòng)調(diào)整。以加工點(diǎn)為例，對加工效果進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和檢測。圖5是采集到的加工點(diǎn)的圖片，圖6是經(jīng)過圖像處理后的加工點(diǎn)的圖片，圖7是加工點(diǎn)的檢測結(jié)果。通過激光加工系統(tǒng)的視覺檢測裝置對激光加工物體進(jìn)行視覺檢測，可以實(shí)現(xiàn)加工機(jī)根據(jù)用戶的要求可以對激光加工物體進(jìn)行不同的功能的圖像處理過程。
[0035]本發(fā)明實(shí)施例通過上述方式，一種激光加工系統(tǒng)的視覺檢測裝置，通過在激光加工系統(tǒng)中加工方頭與達(dá)標(biāo)平面中間增設(shè)一反射鏡，通過加工控制系統(tǒng)對物體進(jìn)行加工，通過圖像采集系統(tǒng)對加工效果進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和檢測，將采集到的圖像通過圖像處理軟件進(jìn)行圖像處理，實(shí)現(xiàn)對加工效果的實(shí)時(shí)監(jiān)控和檢測。整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了加工的自動(dòng)化，并且提高了加工的精度和加工的準(zhǔn)確度。
[0036]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案更清楚明白，以上結(jié)合附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演和替換，都應(yīng)該視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0037]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種激光加工系統(tǒng)的視覺檢測裝置，其特征在于，所述裝置包括: 圖像采集系統(tǒng)，用于采集激光加工平面上的激光加工物體的圖像； 照明光源，用于對激光加工平面上的激光加工物體增強(qiáng)亮度； 反射鏡，用于對照明光源發(fā)出的照明光進(jìn)行反射，使激光加工平面上的激光加工物體成像至圖像采集系統(tǒng)。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述反射鏡與激光加工平面成45°夾角。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述照明光源包括: 同軸光源和/或環(huán)形光源，其中同軸光源置于圖像采集系統(tǒng)前，環(huán)形光源置于反射鏡下。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述反射鏡對激光全透射。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述反射鏡對照明光全反射。
6.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述環(huán)形光源包括多個(gè)條形光，通過多個(gè)條形光構(gòu)成環(huán)形光源對激光加工平面上的激光加工物體增強(qiáng)亮度。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述條形光內(nèi)設(shè)置有轉(zhuǎn)軸，通過旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸能夠調(diào)節(jié)每個(gè)條形光照射激光加工物體的角度。
8.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述條形光內(nèi)設(shè)置有滑塊，通過滑動(dòng)滑塊能夠改變條形光距離環(huán)形光源中心的距離。
【文檔編號(hào)】B23K26/03GK104439695SQ201310422766
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2013年9月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月16日
【發(fā)明者】舒遠(yuǎn), 王光能, 閆靜, 米野, 高云峰 申請人:大族激光科技產(chǎn)業(yè)集團(tuán)股份有限公司, 深圳市大族電機(jī)科技有限公司