CN101209641A - 激光雕刻系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种激光雕刻系统及方法，该激光雕刻系统包括：一图像捕捉器，其用于捕捉待雕刻产品的一显著形状特征；一图像处理器，其用于接收显著形状特征信号，并预存预雕刻图形的基准坐标和建立预雕刻图形的捕捉坐标，然后对预雕刻图形的基准坐标和捕捉坐标进行比较并根据比较结果启动雕刻控制单元进行雕刻；一雕刻控制单元，用于编辑制作预雕刻图形、控制雕刻的频率、强度及速度；一激光发射装置，其用于发射激光以对待雕刻产品进行雕刻操作。

Description

激光雕刻系统及方法
技术领域
本发明涉及一种激光雕刻系统及方法，尤其是涉及一种高精度激光雕刻系统及方法。
背景技术
目前，业界针对激光雕刻的应用包括单面激光雕刻及双面激光雕刻。单面激光雕刻主要是在产品上“作标记”，即在产品表面上雕刻图案、文字及导电位等。双面激光雕刻是用两台雕刻机，一台雕刻待雕刻产品正面，一台雕刻待雕刻产品反面，正反面同心度要求较高。
所述两种激光雕刻的应用通常通过定位治具来保证其雕刻精度。然而，由于受到治具制造精度、产品定位孔的精度以及人为操作等因素的影响，雕刻生产效率和产品良率都较低。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种能够有效提高生产效率且精度较高的激光雕刻系统。
还有必要提供一种能够有效提高生产效率且精度较高的应用所述激光雕刻系统的激光雕刻方法。
一种激光雕刻系统包括一图像捕捉器、一图像处理器、一雕刻控制单元及一激光发射装置，该图像捕捉器捕捉一待雕刻产品的显著形状特征，并输出待雕刻产品的显著形状特征数字信号，该图像处理器与图像捕捉器电连接以接收图像捕捉器捕捉的待雕刻产品的显著形状特征数字信号，并预存预雕刻图形的基准坐标及生成预雕刻图形的捕捉坐标，该图像处理器将预雕刻图形的捕捉坐标与基准坐标作比较，并根据比较结果调整预雕刻图形的捕捉坐标及启动激光发射装置进行雕刻，该雕刻控制单元与图像处理器电连接，其用于编辑制作预雕刻图形以及控制激光发射装置的雕刻频率、强度及速度，该激光发射装置与雕刻控制单元电连接，其用于发射激光以对待雕刻产品进行雕刻。
一种应用所述激光雕刻系统的激光雕刻方法包括以下步骤：
将待雕刻产品固定在工作台上；
图像处理器预存预雕刻图形的基准坐标；
图像捕捉器捕捉该待雕刻产品的一显著形状特征并将该显著形状特征模数转换为显著形状特征数字信号，然后将该显著形状特征数字信号传送给图像处理器；
图像处理器接收显著形状特征数字信号，并生成预雕刻图形的捕捉坐标；
该图像处理器将预雕刻图形的捕捉坐标与基准坐标作比较：若预雕刻图形的捕捉坐标与基准坐标相符，图像处理器则会发出指令信号给雕刻控制单元以启动激光发射装置进行雕刻；若预雕刻图形的捕捉坐标与基准坐标不相符，图像处理器将会自动调整坐标位差直至预雕刻图形的捕捉坐标与基准坐标相符，然后发出指令信号给雕刻控制单元以启动激光发射装置进行雕刻。
相较现有技术，所述激光雕刻系统是一闭环控制系统，其可以通过自动调整坐标位差来纠正预雕刻图形的捕捉坐标与基准坐标的坐标偏差，排除了定位治具精度、人为操作因素和产品对位精度因素的影响，并大大提高了产品雕刻效率。
附图说明
图1是本发明激光雕刻系统较佳实施例的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明激光雕刻系统的一较佳实施例，其包括一工作台11、一图像捕捉器12、一图像处理器13、一雕刻控制单元14和一激光发射装置15，其中，图像捕捉器12与图像处理器13电连接，雕刻控制单元14分别与图像处理器13及激光发射装置15电连接。
工作台11包括一定位装置，用于固定一待雕刻产品16。
图像捕捉器12包括一高分辨率摄像机及一照明光源，如发光二极管。该高分辨率摄像机用于捕捉待雕刻产品16的一显著形状特征，并将该显著形状特征模数转换为待雕刻产品16的显著形状特征数字信号。该照明光源向待雕刻产品16发射光源，用于确保图像捕捉器12能捕捉到清晰的待雕刻产品16的形状特征。
图像处理器13在雕刻开始前预存有一预雕刻图形的基准坐标。预雕刻图形的基准坐标生成步骤如下：图像捕捉器12捕捉到待雕刻产品16的一显著形状特征，图像处理器13以该显著形状特征为基准建立一基准坐标系，然后通过调节预雕刻图形的坐标直至预雕刻图形能雕刻在待雕刻产品16的预设位置上，图像处理器13将此时预雕刻图形的坐标录入其内，该坐标即为预雕刻图形的基准坐标。
开始雕刻待雕刻产品16时，图像处理器13接收图像捕捉器12捕捉的待雕刻产品16的显著形状特征数字信号，并将其数模转换为待雕刻产品16的显著形状特征，该显著形状特征与预存预雕刻图形的基准坐标时捕捉的显著形状特征相同；图像处理器13以该显著形状特征为基准生成一预雕刻图形的捕捉坐标，之后，图像处理器13将预雕刻图形的捕捉坐标与预存的预雕刻图形的基准坐标作比较：若预雕刻图形的捕捉坐标与基准坐标相符，图像处理器13则会发出指令信号给雕刻控制单元14以启动激光发射装置15进行雕刻；若预雕刻图形的捕捉坐标与基准坐标不相符，图像处理器13将会自动调整坐标位差直至预雕刻图形的捕捉坐标与基准坐标相符，然后发出指令给激光雕刻控制单元14以启动激光发射装置15进行雕刻。
该雕刻控制单元14用于编辑制作预雕刻图形、控制激光发射装置15的雕刻频率、强度及速度等。编辑制作预雕刻图形是指应用图象扫描仪等图象采集设备进行预雕刻图形的采集及编辑等操作。控制雕刻的频率、强度及速度则可以改善雕刻在待雕刻产品16表面上的图形的质量及细腻程度。
激光发射装置15用于发射激光以对待雕刻产品16进行雕刻操作。
使用该激光雕刻系统对一待雕刻产品16进行激光雕刻时，其包括以下步骤：
将待雕刻产品16固定在工作台11上；
图像处理器13预存一预雕刻图形的基准坐标；
图像捕捉器12捕捉该待雕刻产品16的显著形状特征并将该显著形状特征模数转换为显著形状特征数字信号，然后将该显著形状特征数字信号传送给图像处理器13；
图像处理器13将接收到的显著形状特征数字信号数模转换为待雕刻产品16的显著形状特征，并以该显著形状特征为基准生成一预雕刻图形的捕捉坐标；
图像处理器13将预雕刻图形的捕捉坐标与基准坐标作比较：若预雕刻图形的捕捉坐标与基准坐标相符，图像处理器13将会发出指令信号给雕刻控制单元14以启动激光发射装置15进行雕刻；若预雕刻图形的捕捉坐标与基准坐标不相符，图像处理器13将会自动调整坐标位差直至预雕刻图形的捕捉坐标与基准坐标相符，然后发出指令信号给雕刻控制单元14以启动激光发射装置15进行雕刻。
雕刻若干同一种产品时，雕刻第一个产品需预存该预雕刻图形的基准坐标，而之后则不需预存预雕刻图形的基准坐标。
可以理解，该激光雕刻系统由于采用了图像捕捉器12及图像处理器13，其可精准地对待雕刻产品16进行捕捉，因此其不仅可用于待雕刻产品16单面尺寸精度要求高的雕刻，也可以实现待雕刻产品16双面同心度精度要求高的雕刻。
本实施例的激光雕刻系统是一闭环控制系统，其可以通过自动调整坐标位差来纠正预雕刻图形的捕捉坐标与图像处理器13预存的预雕刻图形的基准坐标的偏差，因此其很好地消除了定位治具精度、人为操作因素和产品对位精度因素的影响，并大大提高了产品雕刻效率。

Claims (7)

1.一种激光雕刻系统，其特征在于：该激光雕刻系统包括一图像捕捉器、一图像处理器、一雕刻控制单元及一激光发射装置，该图像捕捉器捕捉一待雕刻产品的显著形状特征，并输出待雕刻产品的显著形状特征数字信号，该图像处理器与图像捕捉器电连接以接收图像捕捉器捕捉的待雕刻产品的显著形状特征数字信号，并预存预雕刻图形的基准坐标及生成预雕刻图形的捕捉坐标，该图像处理器将预雕刻图形的捕捉坐标与基准坐标作比较，并根据比较结果调整预雕刻图形的捕捉坐标及启动激光发射装置进行雕刻，该雕刻控制单元与图像处理器电连接，其用于编辑制作预雕刻图形以及控制激光发射装置的雕刻频率、强度及速度，该激光发射装置与雕刻控制单元电连接，其用于发射激光以对待雕刻产品进行雕刻。
2.如权利要求1所述的激光雕刻系统，其特征在于：所述图像处理器将预雕刻图形的捕捉坐标与基准坐标作如下比较：当预雕刻图形的捕捉坐标与基准坐标相符，图像处理器发出指令信号给雕刻控制单元以启动激光发射装置进行雕刻；当预雕刻图形的捕捉坐标与基准坐标不一致，图像处理器自动调整坐标位差直至预雕刻图形的捕捉坐标与基准坐标一致。
3.如权利要求1所述的激光雕刻系统，其特征在于：所述激光雕刻系统还包括一工作台，其具有一用于固定待雕刻产品的定位装置。
4.如权利要求1所述的激光雕刻系统，其特征在于：所述图像捕捉器包括一摄像机，用于捕捉待雕刻产品。
5.如权利要求1所述的激光雕刻系统，其特征在于：所述图像捕捉器包括一照明光源，用于向待雕刻产品发射光线以确保图像捕捉器能捕捉到待雕刻产品清晰的显著形状特征。
6.一种应用权利要求1所述激光雕刻系统的激光雕刻方法，其特征在于包括以下步骤：
将待雕刻产品固定在工作台上；
图像处理器上预存预雕刻图形的基准坐标；
图像捕捉器捕捉该待雕刻产品的一显著形状特征并将该显著形状特征模数转换为显著形状特征数字信号，然后将该显著形状特征数字信号传送给图像处理器；
图像处理器接收显著形状特征数字信号，并生成预雕刻图形的捕捉坐标；
该图像处理器将预雕刻图形的捕捉坐标与图像处理器预存的预雕刻图形的基准坐标作比较：若预雕刻图形的捕捉坐标与基准坐标相符，图像处理器则会发出指令信号给雕刻控制单元以启动激光发射装置进行雕刻；若预雕刻图形的捕捉坐标与基准坐标不相符，图像处理器将会自动调整坐标位差直至预雕刻图形的捕捉坐标与基准坐标相符，然后发出指令信号给雕刻控制单元以启动激光发射装置进行雕刻。
7.如权利要求6所述的激光雕刻方法，其特征在于：所述图像处理器上预存预雕刻图形的基准坐标的步骤如下：
图像捕捉器捕捉待雕刻产品的所述显著形状特征；
图像处理器以该显著形状特征为基准建立一基准坐标系；
通过调节预雕刻图形的坐标直至预雕刻图形能雕刻在待雕刻产品的预设位置上；
图像处理器将此时预雕刻图形的坐标录入其内，从而得到所述基准坐标。
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