CN102962584B - 基于ccd视觉的激光头高度调节装置及调节方法 - Google Patents

Abstract

一种基于CCD视觉的激光头高度调节装置及调节方法，该基于CCD视觉的激光头高度调节装置，包括：一加工平台；一夹持装置，其位于加工平台的上方，该夹持装置包括横向夹持连接部和纵向夹持连接部，该横向夹持连接部和纵向夹持连接部相互枢接；一激光头，其枢接在夹持装置的横向夹持连接部上，并位于加工平台的上方；一CCD摄像头，其枢接在夹持装置的纵向夹持连接部上，该CCD摄像头与纵向夹持连接部之间的角度可调。本发明可保证激光加工质量，提高加工精度，并且能够快速方便的确定焦点的位置变化情况。

Description

基于CCD视觉的激光头高度调节装置及调节方法

技术领域

本发明涉及一种激光辅助加工方法，具体涉及一种基于CCD视觉的激光头高度调节装置及调节方法。

背景技术

在利用激光器进行工件加工时，一般通过氦氖激光来确定激光光斑的位置，特别是进行较大工件的焊接或者切割时，例如大板的拼焊时，由于板面无法保证平整，会导致激光焊接过程中激光焊接参数离焦量的变化，这就需要操作者隔一段时间就要测量激光头高度的位置，而防止离焦量发生较大改变，从而使得焊接性能变差，使得加工后的工件不符合要求，而目前多采用尺子度量工件距离透镜的距离后而计算离焦量的大小，这样做工作量较大，且多次测量之间也存在着较大的差异，造成焊接或者切割精度下降，大大影响了焊接或者切割质量。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种基于CCD视觉的激光头高度调节装置及调节方法，其可保证激光加工质量，提高加工精度，并且能够快速方便的确定焦点的位置变化情况。

本发明提供一种基于CCD视觉的激光头高度调节装置，包括：

一加工平台；

一夹持装置，其位于加工平台的上方，该夹持装置包括横向夹持连接部和纵向夹持连接部，该横向夹持连接部和纵向夹持连接部相互枢接；

一激光头，其枢接在夹持装置的横向夹持连接部上，并位于加工平台的上方；

一CCD摄像头，其枢接在夹持装置的纵向夹持连接部上，该CCD摄像头与纵向夹持连接部之间的角度可调。

本发明还提供一种基于CCD视觉的激光头高度调节方法，该调节方法是使用上述的调节装置，该调节方法包括如下步骤：

步骤1：打开激光器的指示光即氦氖激光，通过量取的激光头到加工工件表面的距离以及激光器的已知焦距计算得到激光加工的离焦量；

步骤2：通过调节夹持装置，改变CCD摄像头在水平方向及竖直方向的位置，并调节CCD摄像头的角度，直到通过控制电脑观察到所述氦氖激光光斑位于所述CCD摄像头的目视观察管的中心；

步骤3：固定此时的CCD摄像头上的目视观察管的位置，开始利用激光器来加工加工平台上的工件；

步骤4：加工一段时间后，需再次调节激光头的高度位置时，打开氦氖激光，根据控制电脑显示的CCD摄像头摄取的图像判断所述氦氖激光光斑是否位于所述CCD摄像头的目视观察管内孔的中心；如果位于中心，则可继续激光加工；如果不位于中心则通过控制电脑调节所述激光头的高度，以使得所述氦氖激光光斑位于CCD摄像头的目视观察管内孔的中心，然后继续激光加工；

步骤5：重复上述步骤，直到加工加工结束。

通过上述调节方法能快速准确的调节激光头的高度位置，来确定所述激光束的离焦量是否变化，这样就避免了反复采用尺子测量来确定激光束加工时离焦量的繁琐性，通过此种激光头高度快速定位方法能显著提高了加工效率以及加工精度，比起以前较为繁杂的结构方法而言能取得预料不到的技术效果。

附图说明

为进一步说明本发明的内容及特点，以下结合附图及实施例对本发明作一详细的描述，其中：

图1本发明的基于CCD视觉的激光头高度调节装置的结构示意图。

图2为本发明的流程图。

具体实施方式

请参阅图1所示，本发明提供一种基于CCD视觉的激光头高度调节装置，包括：

一加工平台1；

一夹持装置2，其位于加工平台1的上方，该夹持装置2包括横向夹持连接部21和纵向夹持连接部22，该横向夹持连接部21和纵向夹持连接部22相互枢接，该夹持装置2的横向夹持连接部21上有一横向滑槽211，便于夹持装置2的纵向夹持连接部22滑移，该夹持装置2的纵向夹持连接部22上有一纵向滑槽221，便于枢接在夹持装置2纵向夹持连接部22的CCD摄像头4滑移及调整角度；

一激光头3，其枢接在夹持装置2的横向夹持连接部21上，并位于加工平台1的上方，在激光头3的光路上有一透镜组31，该透镜组31将激光头3发出的光聚焦；

一CCD摄像头4，其枢接在夹持装置2的纵向夹持连接部22上，该CCD摄像头4与纵向夹持连接部22之间的角度可调，该CCD摄像头4上安装有一目视观察管41。优选的，所述目视观察管的内部为等直径孔；优选的，所述目视观察管的内孔的直径为1.8-3mm。

请参阅图2，配合参阅图1，本发明提供一种基于CCD视觉的激光头高度调节方法，该调节方法是使用上述的调节装置，包括如下步骤：

步骤1：打开激光器的指示光即氦氖激光，通过量取的激光头3到加工工件表面的距离以及激光器的已知焦距计算得到激光加工的离焦量，在激光头3的光路上有一透镜组31，该透镜组31将激光头3发出的光聚焦；

步骤2：通过调节夹持装置2，改变CCD摄像头4在水平方向及竖直方向的位置，并调节CCD摄像头4的角度，直到通过控制电脑观察到所述氦氖激光光斑位于所述CCD摄像头4的目视观察管41的中心，该夹持装置2的横向夹持连接部21上有一横向滑槽211，便于夹持装置2的纵向夹持连接部22滑移，该夹持装置2的纵向夹持连接部22上有一纵向滑槽221，便于枢接在夹持装置2纵向夹持连接部22的CCD摄像头4滑移及调整角度，该CCD摄像头4上安装有一目视观察管41；

步骤3：固定此时的CCD摄像头4上的目视观察管41的位置，开始利用激光器来加工加工平台1上的工件；

步骤4：加工一段时间后，需再次调节激光头3的高度位置时，打开氦氖激光，根据控制电脑显示的CCD摄像头4摄取的图像判断所述氦氖激光光斑是否位于所述CCD摄像头4的目视观察管41内孔的中心；如果位于中心，则可继续激光加工；如果不位于中心则通过控制电脑调节所述激光头3的高度，以使得所述氦氖激光光斑位于CCD摄像头4的目视观察管41内孔的中心，然后继续激光加工；

步骤5：重复上述步骤，直到加工加工结束。

优选的，在步骤1中，采用度量的定焦方法为：量取透镜位置到加工工件表面位置的距离，通过量取的透镜位置到加工工件表面位置的距离以及激光器的已知焦距计算得到激光加工的离焦量；然后就可以通过调节激光头的高度位置以获得需要的激光加工的离焦量。

以上所述，仅为本发明中的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的包含范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (1)

1.一种基于CCD视觉的激光头高度调节方法，该调节方法是使用一种基于CCD视觉的激光头高度调节装置，该调节装置包括：

一加工平台；

一夹持装置，其位于加工平台的上方，该夹持装置包括横向夹持连接部和纵向夹持连接部，该横向夹持连接部和纵向夹持连接部相互枢接，该夹持装置的横向夹持连接部上有一横向滑槽，便于夹持装置的纵向夹持连接部滑移；并且该夹持装置的纵向夹持连接部上还具有一纵向滑槽，便于枢接在夹持装置纵向夹持连接部的CCD摄像头滑移及调整角度；

一激光头，其枢接在夹持装置的横向夹持连接部上，并位于加工平台的上方；

一CCD摄像头，其枢接在夹持装置的纵向夹持连接部上，该CCD摄像头与纵向夹持连接部之间的角度可调；其中在激光头的光路上有一透镜组，该透镜组将激光头发出的光聚焦；该CCD摄像头上安装有一目视观察管；

所述调节方法包括如下步骤：

步骤1：打开激光器的指示光即氦氖激光，通过量取的激光头到加工工件表面的距离以及激光器的已知焦距计算得到激光加工的离焦量；

步骤2：通过调节夹持装置，改变CCD摄像头在水平方向及竖直方向的位置，并调节CCD摄像头的角度，直到通过控制电脑观察到氦氖激光光斑位于所述CCD摄像头的目视观察管的中心；

步骤3：固定此时的CCD摄像头上的目视观察管的位置，开始利用激光器来加工加工平台上的工件；

步骤4：加工一段时间后，需再次调节激光头的高度位置时，打开氦氖激光，根据控制电脑显示的CCD摄像头摄取的图像判断所述氦氖激光光斑是否位于所述CCD摄像头的目视观察管的中心；如果位于中心，则可继续激光加工；如果不位于中心则通过控制电脑调节所述激光头的高度，以使得所述氦氖激光光斑位于CCD摄像头的目视观察管的中心，然后继续激光加工；

步骤5：重复上述步骤，直到加工结束。