CN106891099B - 一种自动激光扫描振镜校正设备及激光振镜设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种自动激光扫描振镜校正设备及激光振镜设备，校正设备包括：控制盒、扫描头、步进电机控制模块、光电传感器、两个相互平行设置的导轨、传送带和感光纸；控制盒分别与扫描头，步进电机控制模块和光电传感器连接；步进电机控制模块设置在导轨上，且用于带动传送带运动；扫描头在控制盒的控制下可在步进电机控制模块和传送带的带动下沿导轨轴向运动；感光纸设置在两个相互平行的导轨之间，光电传感器设置在导轨的始端。本发明采用线性扫描的方式获取校正图形，获取的校正图形无畸变，特征点丰富，校正准确，误差小。用导轨加扫描头的方式获得图像视场大，能够对大幅面激光振镜加工设备进行校正，不需修改原激光加工设备结构。

Description

一种自动激光扫描振镜校正设备及激光振镜设备

技术领域

本发明属于激光加工领域，更具体地，涉及一种自动激光扫描振镜校正设备及激光振镜设备。

背景技术

振镜扫描广泛用于激光加工行业，但由于振镜扫描方式存在固有的图形失真，因此在加工前需先进行振镜校正。现有技术中，校正方法主要是通过校正软件在感光纸上绘制指定特殊网格图形，然后人工直接对网格点坐标测量，或人工通过调整点传感器位置来获得坐标位置。这种校正方式由于依赖于人工目测，有很大的不确定性，对加工精度有很大的影响。除了传统校正方式外，现在还有依靠摄像头进行振镜校正的方法，通过摄像头与激光器同轴放置，对校正图形进行拍摄，来计算校正参数。但此方法有诸多弊端，首先摄像头自身存在视觉校正的环节，若校正不合理，拍摄的图像将存在各种畸变，会导致后续振镜加工效果很差。此外，受制于摄像头自身成像和视觉校正，摄像头拍摄幅面不能很大，而这对于大幅面激光加工来说尤为重要。此外摄像头安放的位置也有很大的要求，摄像头放置不同位置时必须重新校正，而实际使用过程中振镜设备和摄像头的位置关系往往不是确定的，这极大影响了使用的灵活性。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种自动激光扫描振镜校正设备，旨在解决现有校正方式精度低，校正幅面小，自动化程度低的问题。

本发明提供了一种自动激光扫描振镜校正设备，包括：控制盒、扫描头、步进电机控制模块、光电传感器、两个相互平行设置的导轨、传送带和感光纸；控制盒分别与扫描头，步进电机控制模块和光电传感器连接，且控制盒和扫描头均设置在导轨上；步进电机控制模块设置在导轨上，且用于带动传送带运动；扫描头在控制盒的控制下可在步进电机控制模块和传送带的带动下沿导轨轴向运动；感光纸设置在两个相互平行的导轨之间，光电传感器设置在导轨的始端。

更进一步地，控制盒包括：控制板卡，以及与控制板卡连接的液晶显示屏和外设接口；控制板卡用于控制步进电机控制模块驱动扫描头沿导轨做轴向运动；液晶显示屏用于提供显示和人机交互界面；外设接口用于与外部需校正的激光器连接。

更进一步地，步进电机控制模块包括：步进电机，伺服驱动器和编码器；伺服电机与步进电机连接，用于驱动步进电机；编码器固定在所述传送带上，用于计算当前传送带运动速度；步进电机用于驱动所述扫描头沿导轨做轴向运动。

更进一步地，扫描头包括：线阵CCD，光源和反光镜，光源用于为扫描头进行光线补偿，提高扫描头的抗干扰能力；反光镜设置在线阵CCD的光路下方，用于将扫描头下方的图像反射到线阵CCD上。

本发明还提供了一种包括上述的自动激光扫描振镜校正设备的激光振镜设备。

本发明采用线性扫描的方式获取校正图形，获取的校正图形无畸变，特征点丰富，校正准确，误差小。用导轨加扫描头的方式获得图像视场大，能够对大幅面激光振镜加工设备进行校正，且易于安装和使用，不需修改原激光加工设备结构。校正过程自动化，无人工参与，方便，减少人工测量误差。设计一种通用校正表格式，完整反映振镜校正参数信息，方便各种激光振镜加工设备解析，以便获得振镜校正信息。

附图说明

图1为本发明提供的自动激光扫描振镜校正设备的结构示意图；

图2为本发明提供的自动激光扫描振镜校正设备在使用时的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供了一种通用自动激光振镜校正设备，可以自动对激光扫描振镜进行校正，不存在人工测量误差，测量精度高，能够对大幅面振镜进行校正，同时放置方便，适用于市面上大部分激光振镜设备。

本发明提供的一种通用自动激光振镜校正设备包括：控制盒，导轨，扫描头，步进电机控制模块，传送带，感光纸，光电传感器。其中，控制盒和扫描头安置在导轨上，扫描头可在步进电机控制模块和传送带的带动下沿导轨轴向运动。两导轨条平行放置，中间隔开一定距离，用来放置感光纸。光电传感器安装在导轨始端。控制盒通过外设接口分别和需校正设备的激光器和振镜连接。

在本发明中，控制盒由控制板卡，液晶显示屏及外设接口组成。控制板卡用于控制步进电机控制模块，以此控制扫描头沿导轨做轴向运动；控制板卡用于控制液晶显示屏，用于显示和人机界面交互；控制板卡还用于控制需校正设备的激光器和振镜，用来控制激光器输出指定校正图形以及校正运算。

扫描头由线阵CCD，光源，反光镜组成。扫描头作为校正图像的获取部分，用于获取激光器输出的校正图形。

步进电机控制模块由步进电机，伺服驱动器和编码器组成。伺服电机与步进电机连接，用来驱动步进电机。编码器固定在传送带上，用来计算当前传送带运动速度。步进电机控制模块和传送带一起组成传送机构。

导轨和传送带作为传动装置，与扫描头组合作为获取校正图像的部分。所述光电传感器用作导轨原点，可以帮助扫描头定位。

本校正设备将导出一种通用校正表文件，不同公司的激光加工程序可通过解析此校正表来获取当前设备校正信息。本发明所述校正表信息如下：

0，0，dx，dy

0，1，dx，dy

0，2，dx，dy

0，3，dx，dy

0，4，dx，dy

……

0，63，dx，dy

0，64，dx，dy

1，0，dx，dy

1，1，dx，dy

……

64，63，dx，dy

64，64，dx，dy

校正设备将振镜坐标系分为65*65个网格点，不同网格点之间的坐标值采用插值的办法去计算振镜的校正参数。既保证参数信息精简也保证校正精度。

其中首行，为标刻坐标系统和世界坐标系统的比例关系。后续每行表示网格点的偏移量，前两个参数表示网格坐标，后两个参数表示当前网格的校正偏移量，dx表示标刻坐标系X轴方向的校正偏移量，dy表示标刻坐标系Y轴方向的校正偏移量。

本发明设备使用时，将通用振镜校正设备通过振镜和激光器接口分别与振镜和激光器连接，并将校正设备放置在激光加工设备的载物台上。在液晶操作面板上执行复位，打印校正图形等一系列操作，通过U盘将生成的通用校正表导出到指定U盘。

以下实施例用于说明本发明，但不限于本发明的范围。

如图1所示，本发明提出的自动激光扫描振镜校正设备包括控制盒1，扫描头2，步进电机控制模块3，光电传感器4，导轨5，传送带6和感光纸7。

控制盒1和扫描头2安置在导轨5上，扫描头2可在步进电机控制模块3和传送带6的带动下沿导轨5轴向运动。两导轨5平行放置，中间隔开一定距离，用来放置感光纸7。控制盒1与扫描头2，步进电机控制模块3，光电传感器4连接。步进电机控制模块3安置在导轨上，可带动传送带运动。光电传感器4安装在导轨始端。

控制盒1由控制板卡，液晶显示屏，激光器接口，振镜接口，USB接口等外设接口组成，其中控制板卡作为控制器，控制激光器，振镜，步进电机等外设，输出校正图形，控制扫描头沿导轨做轴向运动获取校正图像，完成校正计算，获得校正数据。液晶显示面板负责显示交互界面。

扫描头2由线阵CCD，光源，反光镜组成。光源为扫描头进行光线补偿，提高扫描头的抗干扰能力。反光镜在线阵CCD的光路下方，将扫描头下方的图像反射到线阵CCD上。由于线阵CCD所获取的具有分辨率高的优点，可以保证获得清晰的校正图像，有利于后面的校招计算，提高校招精度。同时，线阵CCD的视场大，可以获得幅面很大的校招图像，这使得此校正设备可以适用于很多大幅面的激光加工设备。校招图像的生成，获取，处理以及到最后的校正数据的生成都由控制盒自动完成，用户只需简单的操作，便能完成激光加工设备的校正，避免了以往用户繁琐的测量，具有很高的自动化和校正精度。

步进电机控制模块3由步进电机，伺服驱动器和编码器组成。伺服电机与步进电机连接，用来驱动步进电机。编码器固定在传送带上，用来计算当前传送带运动速度。

光电传感器4作为整个校正设备的原点，每次校正设备复位时，扫描头2都会回到光电传感器4的位置。

导轨5和传送带6作为传动装置，与扫描头2组合作为获取校正图像的部分。

感光纸7是校正图形的成像位置，在控制盒1的控制下，激光器将在其上绘制校正图形。

图2是该设备使用时的连接图。其中振镜及激光头8；通用振镜校正设备9；激光所打出的校正图形10；U盘11；导线12；载物台13。

通用振镜校正设备9放置在激光加工设备的载物台13上，通过外设接口与振镜及激光头8连接。将U盘11插在通用振镜矫正设备9上。振镜及激光头8是是待校正的设备，将在通用校正设备9的控制下输出校正图形。

具体操作步骤如下：

(1)将自动激光扫描振镜校正设备与需要校正设备的激光器和振镜连接；

(2)将振镜校正设备放置在需要校正设备的载物台上，并在振镜校正设备导轨间放置感光纸；

(3)在振镜校正设备的液晶显示屏上选择复位操作。扫描头将在步进电机带动下，沿导轨运动，当碰到光电传感器后，扫描头停止运动，复位操作完成。

(4)在液晶显示屏上选择指定校正图形，并点执行校正操作。控制板卡将控制激光器和振镜在感光纸上打印指定校正图形。打印结束后，控制板卡将控制扫描头以图像拼接速度沿导轨运动，拼接速度必须小于线阵CCD成像速度，同时扫描头将线性扫描感光纸，获取感光纸上所有校正图形坐标点位置信息。

(5)控制板卡依据指定校正图形类型和获取校正点坐标信息，进行公式法校正或九点法校正，计算得到当前设备校正表。

(6)将U盘插入振镜校正设备，在液晶显示屏上执行导出校正表操作，会在U盘目录下生产通用校正文件。实际激光加工程序可以通过解析此校正文件以此来得到振镜的校正参数。

采用此种校正设备，激光扫描振镜设备的校正过程将大大简化，具有高度的自动化。由于采用基于线阵CCD的扫描头自动获取校正图像，图像的分辨率高，幅面大，可以精确获得图像的校正点坐标，提高校正精度。同时该校正设备能够很好地对大幅面的激光扫描振镜设备进行校正，为此类激光扫描振镜设备提供一种很好的校正手段。由于校正的图形的生成到，校正图像的获取，以及校正计算全有校正设备自动完成，可以避免以往传统校正方式中人工测量的误差，提高校正精度。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种自动激光扫描振镜校正设备，其特征在于，包括：控制盒（1）、扫描头（2）、步进电机控制模块（3）、光电传感器（4）、两个相互平行设置的导轨（5）、传送带（6）和感光纸（7）；

所述控制盒（1）分别与扫描头（2），步进电机控制模块（3）和光电传感器（4）连接，且所述控制盒（1）和所述扫描头（2）均设置在所述导轨（5）上；所述步进电机控制模块（3）设置在所述导轨（5）上，且用于带动所述传送带（6）运动；所述扫描头（2）在所述控制盒（1）的控制下可在所述步进电机控制模块（3）和所述传送带（6）的带动下沿所述导轨（5）轴向运动；所述感光纸（7）设置在两个相互平行的导轨（5）之间，所述光电传感器（4）设置在所述导轨（5）的始端；

所述扫描头（2）包括：线阵CCD，光源和反光镜，所述光源用于为扫描头进行光线补偿，提高扫描头的抗干扰能力；所述反光镜设置在所述线阵CCD的光路下方，用于将扫描头下方的图像反射到线阵CCD上；采用基于线阵CCD的扫描头自动获取校正图像，图像的分辨率高，幅面大，可以精确获得图像的校正点坐标，提高校正精度；

所述控制盒（1）包括：控制板卡，以及与所述控制板卡连接的液晶显示屏和外设接口；

所述控制板卡用于控制所述步进电机控制模块驱动所述扫描头沿导轨做轴向运动；所述液晶显示屏用于提供显示和人机交互界面；所述外设接口用于与外部需校正的激光器连接。

2.如权利要求1所述的自动激光扫描振镜校正设备，其特征在于，所述步进电机控制模块（3）包括：步进电机，伺服驱动器和编码器；所述伺服驱动器与所述步进电机连接，用于驱动步进电机；所述编码器固定在所述传送带上，用于计算当前传送带运动速度；所述步进电机用于驱动所述扫描头沿导轨做轴向运动。

3.一种包括权利要求1所述的自动激光扫描振镜校正设备的激光振镜设备。