CN106454048B - 伪同轴ccd拍摄系统及采用该系统的激光加工装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于激光辅助设备技术领域，提供一种伪同轴CCD拍摄系统，其包括：底板、在该底板上运动的反射镜片固定座、固定在该反射镜片固定座上的反射镜片、位于该底板上的CCD相机、用于为CCD拍摄提供照明光束的第一CCD光源，反射镜片的延伸方向与CCD相机的光路方向呈45°角，底座上设有通孔；反射镜片位于该通孔位置时，照明光束经反射镜片反射后穿过该通孔；反射镜片运动离开该通孔位置时，加工光束垂直穿过该通孔。采用本发明的伪同轴CCD拍摄系统，激光加工及CCD拍摄可以在同一工位实现，而无需移动工件，可以提高激光加工的精度和效率。

Description

伪同轴CCD拍摄系统及采用该系统的激光加工装置

技术领域

本发明属于激光辅助设备技术领域，尤其涉及一种伪同轴CCD拍摄系统。

背景技术

在高精度激光切割和激光打标领域中，用CCD(Charge-Coupled Device,电荷耦合器件)拍照定位时，通常通过直线运动模组带动需打标的物体运动到CCD相机下方，拍完照后，再由直线模组带动需打标的物体到打标机下方进行打标，由于直线模组带动需打标物体运动时，直线平台本身就有精度误差，从而降低打标的精度，另外平台的运动会占用时间，降低了打标的效率。

或者，采用同轴CCD成像系统，利用加工激光的反射光或者单独的ccd照明光源实现对工件的成像。但采用此方式，虽然避免了移动工件带来的精度误差，却存在以下弊端：

反射光或者单独的ccd照明光源实现传输都需要在光路中设置一特定的镜片，该镜片既需要保证加工激光的全反射，又要保证ccd所需照明光源的透射，这就要求在镜片上镀膜以适应不同波长的光的反射或透射，由于采用多重镀膜，使得成本非常高；如果镀膜质量差，则不能保证激光的全反射，加工激光的能量会有一定的损失；另一方面，在保证激光能量和成本的同时，又会对ccd照明光源的种类产生限制；并且，照明光需要经过该特定镜片的透镜后返回CCD，可能会产生重影，影响成像质量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种伪同轴CCD拍摄系统，既可以提高激光打标或切割的精度和效率，又可以保证激光能量及CCD成像质量。

本发明提供一种伪同轴CCD拍摄系统，其包括：底板、在该底板上运动的反射镜片固定座、固定在该反射镜片固定座上的反射镜片、位于该底板上的CCD相机、用于为CCD拍摄提供照明光束的第一CCD光源，所述反射镜片的延伸方向与CCD相机的光路方向呈45°角，所述底座上设有通孔；反射镜片位于该通孔位置时，照明光束经反射镜片反射后穿过该通孔；反射镜片运动离开该通孔位置时，加工光束垂直穿过该通孔。

进一步地，该系统还包括固定在所述底板上的气缸、以及与该气缸连接的直线导轨，所述反射镜片固定座固定在该直线导轨上。

进一步地，该系统还包括连接在所述底板上、分别位于反射镜片固定座移动方向两端的油压缓冲器。

进一步地，该系统还包括第二CCD光源，该第二CCD光源通过光源高度调节板固定在所述底板的下端，该光源高度调节板在所述底板上的安装高度可调。

进一步地，该系统还包括固定所述第一CCD光源的第一CCD光源调节支架，所述底板上设有凹槽，第一CCD光源调节支架可移动地安装在该凹槽中。

进一步地，所述第一CCD光源为环形光源。

进一步地，该系统还包括固定CCD相机的CCD相机调节支架，该CCD相机调节支架可移动地安装在所述凹槽中。

进一步地，该系统还包括罩设在所述底板上方的连接体，该连接体位于所述通孔处，连接体上端设置与所述通孔位置对应的孔，连接体与底板之间有用于容纳所述反射镜片的空间。

进一步地，该系统还包括罩设在所述底板上方的第一保护罩及第二保护罩，该第一保护罩及第二保护罩分别连接在所述连接体的两侧。

本发明还提供一种激光加工装置，其包括上述任一伪同轴CCD拍摄系统，以及激光器和工作台，所述激光器发出的激光可穿过所述通孔，所述工作台位于所述底板下方。

本发明的伪同轴CCD拍摄系统，采用可运动的反射镜片，当反射镜片不在加工设备下方时，加工光束可穿过连接体及底板上的孔对工件进行加工；当反射镜片移动至加工设备下方时，工件在反射镜片的下方，工件反射照明光经反射镜片至CCD镜头，实现对工件的拍摄，无需移动工件，也无需另外设置特定的镜片，可以提高激光加工的精度和效率，同时避免特定镜片的引入而可能造成的激光能量损耗及CCD成像重影等问题。

附图说明

图1为本发明伪同轴CCD拍摄系统的结构示意图；

图2为图1所示伪同轴CCD拍摄系统的内部结构示意图；

图3为图1所示伪同轴CCD拍摄系统的另一角度结构示意图；

图4为图1所示伪同轴CCD拍摄系统的剖视图。

图号说明：

1-第一保护罩、2-连接体、3-第二保护罩、4-气缸、5-油压缓冲器、6-反射镜片、7-反射镜片固定座、8-第一CCD光源、9-CCD镜头、10-CCD相机、11-光源高度调节板、12-直线导轨、13-第一CCD光源调节支架、14-CCD相机调节支架、15-底板、16-第二CCD光源调节支架、17-第二CCD光源、18-抽烟口。

具体实施方式

下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的描述。

本发明伪同轴CCD拍摄系统，使CCD拍照和激光打标和/或切割在同一工位完成、而不需要移动工件的位置，可以提高激光打标或切割的精度和效率。

如图1至图4所示，本同轴CCD拍摄系统包括：第一保护罩1、第二保护罩3、位于该第一保护罩1和第二保护罩3之间且均与该第一保护罩1和第二保护罩3固定连接的连接体2、气缸4、位于气缸4侧边的两个油压缓冲器5、反射镜片6、固定连接该反射镜片6的反射镜片固定座7、第一CCD光源8、CCD镜头9、CCD相机10、光源高度调节板11、承载该反射镜片固定座7且与气缸4连接的直线导轨12、固定该第一CCD光源8的第一CCD光源调节支架13、固定该CCD相机10的CCD相机调节支架14、底板15、第二CCD光源调节支架16、由该第二CCD光源调节支架16固定的第二CCD光源17、以及位于该第二CCD光源17上方与其固定连接的抽烟口18。

其中，第一保护罩1、第二保护罩3、气缸4、油压缓冲器5、反射镜片固定座7、光源高度调节板11、CCD相机调节支架14、以及抽烟口18均固定在底板15上；气缸4、反射镜片固定座7、第一CCD光源8、以及CCD相机10依序设置在底板15上；气缸4和两个油压缓冲器5均由第一保护罩1罩设在底板15上；第一CCD光源8、CCD镜头9、CCD相机10、以及CCD相机调节支架14均由第二保护罩3罩设在底板15上。

其中，CCD相机10固定在CCD相机调节支架14上，CCD相机调节支架14可沿底板15上的凹槽直线方向移动调节。

其中，第一CCD光源8为环形光，用于为CCD拍摄提供照明光束，其固定在第一CCD光源调节支架13上，第一CCD光源调节支架13可沿底板15上的凹槽直线方向移动调节，CCD镜头9可穿过该第一CCD光源8。

其中，反射镜片6固定在反射镜片固定座7上，反射镜片固定座7均与直线导轨12和气缸4相连，反射镜片固定座7可以在气缸4的推动下沿直线导轨12做直线运动。气缸4伸出，反射镜片6和反射镜片固定座7被推动至连接体2的下方；气缸4缩回，反射镜片6和反射镜片固定座7被拉离连接体2的下方。油压缓冲器5分别位于反射镜片固定座7移动方向的两端，当气缸4伸出或缩回至极限位置时，反射镜片固定座7停止移动，油压缓冲器5对其产生缓冲作用。

反射镜片6的延伸方向与直线导轨12运动平面成45°角，与CCD相机10的光路方向呈45°角。

底板15上开设有通孔，对应于气缸4伸出至极限时反射镜片6所处的位置；连接体2的上端开设有与该通孔位置对应的孔。激光打标机或激光切割机等用于加工的设备设置于连接体2的上方。当气缸4缩回，带动反射镜片6离开连接体2的下方时，加工设备的加工光束垂直穿过连接体2上的孔及底板15上的通孔即可对工件进行加工；当气缸4伸出，带动反射镜片6移动至连接体2的下方时，工件刚好位于反射镜片6的下方，照明光束经反射镜片6反射至工件，工件反射照明光束的光，经反射镜片6返回至CCD镜头9，即可实现对工件的拍摄。通过反射镜片6位置的切换，实现加工光束与照明光束同轴、不同时地传输，故而将此系统称为伪同轴CCD拍摄系统。

在其他实施例中，气缸4可以是其他提供直线运动的机构组合或可使反射镜片移动的机构。

为了进一步提升CCD拍摄时照明的效果，该伪同轴CCD拍摄系统还设置有第二CCD光源17。该第二CCD光源17安装在第二CCD光源安装支架16上，通过光源高度调节板11固定在底板15的下端，该光源高度调节板11通过螺钉与底板15连接；光源高度调节板11上设有条型槽111，可以上下方向进行位置调节以改变第二CCD光源17的高度。

其中，抽烟口18上通过螺钉与光源高度调节板11连接，可以上下方向进行位置调节。

其中，连接体2的下端通过螺钉与底板15连接，该连接体2的上端通过螺钉与激光打标机或激光切割机等加工设备连接。

通过采用上述结构的伪同轴CCD拍摄系统，可以在同一工位实现对工件的加工及拍摄，而无需移动产品，从而提高了激光打标或切割的精度和效率；同时，本发明的伪同轴CCD拍摄系统又不同于同轴CCD成像系统，无需额外引入特定的镜片来实现同轴成像，避免了分光镜可能带来的激光能量损耗、CCD成像重影及照明光源受限的问题。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种伪同轴CCD拍摄系统，其特征在于，其包括：底板、在该底板上运动的反射镜片固定座、固定在该反射镜片固定座上的反射镜片、位于该底板上的CCD相机、用于为CCD拍摄提供照明光束的第一CCD光源，所述反射镜片的延伸方向与CCD相机的光路方向呈45°角，所述底板上设有通孔；反射镜片位于该通孔位置时，照明光束经反射镜片反射后穿过该通孔；反射镜片运动离开该通孔位置时，加工光束垂直穿过该通孔。

2.根据权利要求1所述的伪同轴CCD拍摄系统，其特征在于：该系统还包括固定在所述底板上的气缸、以及与该气缸连接的直线导轨，所述反射镜片固定座固定在该直线导轨上。

3.根据权利要求2所述的伪同轴CCD拍摄系统，其特征在于：该系统还包括连接在所述底板上、分别位于反射镜片固定座移动方向两端的油压缓冲器。

4.根据权利要求2所述的伪同轴CCD拍摄系统，其特征在于：该系统还包括第二CCD光源，该第二CCD光源通过光源高度调节板固定在所述底板的下端，该光源高度调节板在所述底板上的安装高度可调。

5.根据权利要求2所述的伪同轴CCD拍摄系统，其特征在于：该系统还包括固定所述第一CCD光源的第一CCD光源调节支架，所述底板上设有凹槽，第一CCD光源调节支架可移动地安装在该凹槽中。

6.根据权利要求5所述的伪同轴CCD拍摄系统，其特征在于：所述第一CCD光源为环形光源。

7.根据权利要求6所述的伪同轴CCD拍摄系统，其特征在于：该系统还包括固定CCD相机的CCD相机调节支架，该CCD相机调节支架可移动地安装在所述凹槽中。

8.根据权利要求2所述的伪同轴CCD拍摄系统，其特征在于：该系统还包括罩设在所述底板上方的连接体，该连接体位于所述通孔处，连接体上端设置与所述通孔位置对应的孔，连接体与底板之间有用于容纳所述反射镜片的空间。

9.根据权利要求8所述的伪同轴CCD拍摄系统，其特征在于：该系统还包括罩设在所述底板上方的第一保护罩及第二保护罩，该第一保护罩及第二保护罩分别连接在所述连接体的两侧。

10.一种激光加工装置，其特征在于，其包括权利要求1-9任一所述的伪同轴CCD拍摄系统，以及激光器和工作台，所述激光器发出的激光可穿过所述通孔，所述工作台位于所述底板下方。