CN108672921A - 一种透振镜片真同轴成像系统及其操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种透振镜片真同轴成像系统，包括控制系统、升降组件和托架，所述托架上设有激光反射腔体，所述激光反射腔体内设有Y轴镜片和X轴镜片，所述Y轴镜片为透摄像头可采集光波镜片，所述Y轴镜片正上方设有摄像装置，所述激光反射腔体的后壁设有激光入射孔，所述激光入射孔内的激光光束射向X轴镜片，再由X镜片反射到Y轴镜片所述激光反射腔体设有激光出口，所述X轴镜片连接有X轴马达，所述Y轴镜片连接有Y轴马达，所述升降组件、X轴马达、Y轴马达和摄像装置均与控制系统连接。本发明实现物体自动对焦，减少人工对焦产生的错误操作，精确度高，操作智能化。

Description

一种透振镜片真同轴成像系统及其操作方法

技术领域

本发明涉及激光打标机技术领域，具体涉及一种透振镜片真同轴成像系统及其操作方法。

背景技术

激光打标、焊接技术作为一种非接触的现代精密加工方法，被广泛应用在各行各业，可在任何异形表面进行标刻，工件不会产生变形和内应力，可得到高精密的加工品质，并能对加工质量的同一性有所保证，通过视觉系统来辅助激光打标，可使激光加工的优势得到更全面的发挥，不但可以解决打标的精度问题，同时具有高适应性，无须再使用夹具，降低成本，同时提高了产品线的自动化流程，减少了人工参与，提升了系统效率。

目前市场上应用的视觉系统大多是通过X-Y轴镜片系统反射成像，这种视觉系统的可视范围较小，画面跟随振镜摆动一直处于运动状态，不利于观察加工物体的全貌，或者是伪同轴成像技术，这个需要另加镜片用来合束激光和视觉图像，这样合束镜片的角度误差导致采集图像坐标和激光加工坐标容易产生不重合，从而导致加工误差。本发明提供一种透振镜片真同轴成像装置，使可视范围变得更大，不会随着振镜运动而运动，便于观察被加工物体，并且根据图像采集坐标点实现自动对焦，对随意放入振镜扫描范围的加工物体进行扫描位置校正。

发明内容

针对上述现有技术的缺陷，本发明提供一种透振镜片真同轴成像系统及其操作方法，实现物体自动对焦，减少人工对焦产生的错误操作，精确度高，操作智能化。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种透振镜片真同轴成像系统，包括控制系统、升降组件和安装在升降组件上的托架，所述托架上设有激光反射腔体，所述激光反射腔体内设有Y轴镜片和X轴镜片，所述Y轴镜片为透摄像头可采集光波镜片，所述Y轴镜片正上方设有摄像装置，所述激光反射腔体的后壁设有激光入射孔，所述激光入射孔内的激光光束射向X轴镜片，再由X镜片反射到Y轴镜片所述激光反射腔体内设有向下的激光出口，所述激光出口设有用于对激光聚焦的聚焦镜，所述聚焦镜设置在所述Y轴镜片的正下方，所述X轴镜片连接有用于驱动X轴镜片摆动的X轴马达，所述Y轴镜片连接有用于驱动Y轴镜片摆动的Y轴马达，所述升降组件、X轴马达、Y轴马达和摄像装置均与控制系统连接。

上述说明中，作为优选，所述升降组件包括竖板，所述竖板上设有纵向设置的导轨，所述托架上设有对应的滑块，所述托架通过滑块可沿导轨上下移动，所述导轨的一端设有用于驱动托架沿导轨上下移动的电机。

上述说明中，作为优选，所述控制系统包括控制模块、图像处理模块和显示模块，所述图像处理模块和显示模块与所述摄像装置连接，所述升降组件、X轴马达和Y轴马达与所述控制模块连接。

上述说明中，作为优选，X轴马达和Y轴马达分别通过X轴马达架、Y轴马达架安装在激光反射腔体内，X轴镜片和Y轴镜片分别连接到X轴马达、Y轴马达的摆动轴上。

上述说明中，作为优选，所述激光反射腔体的X轴镜片摆动中轴线与被加工物表面的中心法线呈14度夹角。

上述说明中，作为优选，所述Y轴镜片的正上方设有用于安装摄像装置的摄像安装支架，所述摄像装置通过摄像安装支架安装在所述Y轴镜片的正上方。

上述说明中，作为优选，所述摄像装置为微型摄像头。

上述说明中，作为优选，所述激光出口设有用于对激光聚焦的聚焦镜，所述激光出口设有用于安装聚焦镜的螺孔，所述聚焦镜通过螺孔设置在所述Y轴镜片的正下方。

上述说明中，作为优选，所述Y轴镜片为反射波长为1030nm、1064nm、532nm、450nm或355nm的激光。

一种透振镜片真同轴成像系统的操作方法，包括以下步骤：

S1、将被加工物体的标准件放置于聚焦镜下方，摄像装置对被加工物体的标准件进行图像采集，并传输到显示模块实时显示在控制系统的人机界面上；

S2、控制系统计算被加工物体标准件与聚焦镜之间的距离，根据聚焦镜的焦距与被加工物体标准件之间的距离比较，生成控制升降组件信号，控制升降组件上下运动，使聚焦镜与被加工物体之间的距离等于聚焦镜的焦距，即保证激光聚焦后的焦点落在被加工物体的表面；

S3、将被加工物体标准件采集图像生成的坐标组A1存储在控制系统内；

S4、取出标准件，放入待加工件，摄像装置采集待加工件图像，通过图像处理模块把对待加工件生成的坐标组A2传送给控制系统，控制系统根据待加工件与标准件A2与A1的对比结果，计算出待加工件的位置，发出修正信号；

S5、通过控制模块控制X轴镜片和Y轴镜片摆动的反射角度，保证加工内容在待加工件上的位置与在标准件上的位置一致；

S6、激光从激光入射孔照射到X轴镜片上，通过X轴镜片反射到Y轴镜片，再经Y轴镜片反射向激光出口，由聚焦镜聚焦后，照射到待加工件上，进行加工。

本发明所产生的有益效果是：本发明可以实现产品只要在激光打标扫描振镜的加工范围内，即可实现精确打标、焊接；即使待加工件的位置有所变动，也可以根据待加工件的位置自动调整振镜的位置，实现物体自动对焦，减少人工对焦产生的错误操作，精确度高，操作简单。

为更清楚地阐述本发明的结构特征、技术手段及其所达到的具体目的和功能，下面结合附图与具体实施例来对本发明作进一步详细说明：

附图说明

图1：为本发明之实施例的组装结构示意图；

图2：为本发明之实施例的剖视图；

图3：为本发明之实施例的激光走向图；

附图标识说明：10-托架，11-激光反射腔体，12-激光入射孔，13-激光出口，21-X轴镜片，22-Y轴镜片，23-摄像装置，24-聚焦镜，25-X轴马达，26-Y轴马达。

具体实施方式

如图1-3所示，一种透振镜片真同轴成像系统，包括控制系统、升降组件和安装在升降组件上的托架10，所述升降组件包括竖板，所述竖板上设有纵向设置的导轨，所述托架10上设有对应的滑块，所述托架10通过滑块可沿导轨上下移动，所述导轨的一端设有用于驱动托架10沿导轨上下移动的电机，所述托架10上设有激光反射腔体11，所述激光反射腔体11内设有Y轴镜片22和X轴镜片21，所述Y轴镜片22为透摄像头可采集光波镜片、反射波长为1030nm、1064nm、532nm、450nm或355nm的激光镜片，所述Y轴镜片22正上方设有摄像装置23，所述摄像装置23为微型摄像头，所述激光反射腔体11的后壁设有激光入射孔12，所述激光入射孔12内的激光光束射向X轴镜片21，再由X镜片反射到Y轴镜片22所述激光反射腔体11内设有向下的激光出口13，当透振镜片真同轴成像系统为后聚焦模式时，所述激光出口13设有用于对激光聚焦的聚焦镜24(如果是前聚焦模式，聚焦镜24设置在激光源和振镜之间，振镜到被加工物体之间没有聚焦镜24)，所述激光出口13设有用于安装聚焦镜24的螺孔，所述聚焦镜24通过螺孔设置在所述Y轴镜片22的正下方，所述X轴镜片21连接有用于驱动X轴镜片21摆动的X轴马达25，X轴马达25和Y轴马达26分别通过X轴马达25架、Y轴马达26架安装在激光反射腔体11内，X轴镜片21和Y轴镜片22分别连接到X轴马达25、Y轴马达26的摆动轴上，所述Y轴镜片22连接有用于驱动Y轴镜片22摆动的Y轴马达26，所述激光反射腔体11的X轴镜片21摆动中轴线与被加工物表面的中心法线呈14度夹角，所述Y轴镜片22的正上方设有用于安装摄像装置23的摄像安装支架，所述摄像装置23通过摄像安装支架安装在所述Y轴镜片22的正上方，所述升降组件、X轴马达25、Y轴马达26和摄像装置23均与控制系统连接，所述控制系统包括控制模块、图像处理模块和显示模块，所述图像处理模块和显示模块与所述摄像装置23连接，所述升降组件、X轴马达25和Y轴马达26与所述控制模块连接。

本发明的工作原理，使用时，将被加工物体的标准件放置于聚焦镜24下方，摄像装置23对被加工物体的标准件进行图像采集，并传输到显示模块实时显示在控制系统的人机界面上；控制系统计算被加工物体标准件与聚焦镜24之间的距离，根据聚焦镜24的焦距与被加工物体标准件之间的距离比较，生成控制升降组件信号，控制升降组件上下运动，使聚焦镜24与被加工物体之间的距离等于聚焦镜24的焦距，即保证激光聚焦后的焦点落在被加工物体的表面；将被加工物体标准件采集图像生成的坐标组A1存储在控制系统内；取出标准件，放入待加工件，摄像装置23采集待加工件图像，通过图像处理模块把对待加工件生成的坐标组A2传送给控制系统，控制系统根据待加工件与标准件A2与A1的对比结果，计算出待加工件的位置，发出修正信号；通过控制模块控制X轴镜片21和Y轴镜片22摆动的反射角度，保证加工内容在待加工件上的位置与在标准件上的位置一致，激光从激光入射孔12照射到X轴镜片21上，通过X轴镜片21反射到Y轴镜片22，再经Y轴镜片22反射向激光出口13，由聚焦镜24聚焦后，照射到待加工件上，进行加工。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，故凡是依据本发明的技术实际对以上实施例所作的任何修改、等同替换、改进等，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种透振镜片真同轴成像系统，其特征在于：包括控制系统、升降组件和安装在升降组件上的托架，所述托架上设有激光反射腔体，所述激光反射腔体内设有Y轴镜片和X轴镜片，所述Y轴镜片为透摄像头可采集光波镜片，所述Y轴镜片正上方设有摄像装置，所述激光反射腔体的后壁设有激光入射孔，所述激光入射孔内的激光光束射向X轴镜片，再由X镜片反射到Y轴镜片所述激光反射腔体内设有向下的激光出口，所述X轴镜片连接有用于驱动X轴镜片摆动的X轴马达，所述Y轴镜片连接有用于驱动Y轴镜片摆动的Y轴马达，所述升降组件、X轴马达、Y轴马达和摄像装置均与控制系统连接。

2.根据权利要求1所述的一种透振镜片真同轴成像系统，其特征在于：所述升降组件包括竖板，所述竖板上设有纵向设置的导轨，所述托架上设有对应的滑块，所述托架通过滑块可沿导轨上下移动，所述导轨的一端设有用于驱动托架沿导轨上下移动的电机。

3.根据权利要求1所述的一种透振镜片真同轴成像系统，其特征在于：所述控制系统包括控制模块、图像处理模块和显示模块，所述图像处理模块和显示模块均与所述摄像装置连接，所述升降组件、X轴马达和Y轴马达均与所述控制模块连接。

4.根据权利要求1所述的一种透振镜片真同轴成像系统，其特征在于：X轴马达和Y轴马达分别通过X轴马达架、Y轴马达架安装在激光反射腔体内，X轴镜片和Y轴镜片分别连接到X轴马达、Y轴马达的摆动轴上。

5.根据权利要求1所述的一种透振镜片真同轴成像系统，其特征在于：所述激光反射腔体的X轴镜片摆动中轴线与被加工物表面的中心法线呈14度夹角。

6.根据权利要求5所述的一种透振镜片真同轴成像系统，其特征在于：所述Y轴镜片的正上方设有用于安装摄像装置的摄像安装支架，所述摄像装置通过摄像安装支架安装在所述Y轴镜片的正上方。

7.根据权利要求1所述的一种透振镜片真同轴成像系统，其特征在于：所述摄像装置为微型摄像头。

8.根据权利要求1所述的一种透振镜片真同轴成像系统，其特征在于：所述激光出口设有用于对激光聚焦的聚焦镜，所述激光出口设有用于安装聚焦镜的螺孔，所述聚焦镜通过螺孔设置在所述Y轴镜片的正下方。

9.根据权利要求1所述的一种透振镜片真同轴成像系统，其特征在于：所述Y轴镜片为反射波长为1030nm、1064nm、532nm、450nm或355nm的激光。

10.一种如权利要求1-9任意一项所述的同轴成像激光加工装置的操作方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、将被加工物体的标准件放置于聚焦镜下方，摄像装置对被加工物体的标准件进行图像采集，并传输到显示模块实时显示在控制系统的人机界面上；

S2、控制系统计算被加工物体标准件与聚焦镜之间的距离，根据聚焦镜的焦距与被加工物体标准件之间的距离比较，生成控制升降组件信号，控制升降组件上下运动，使聚焦镜与被加工物体之间的距离等于聚焦镜的焦距，即保证激光聚焦后的焦点落在被加工物体的表面；

S3、将被加工物体标准件采集图像生成的坐标组A1存储在控制系统内；

S4、取出标准件，放入待加工件，摄像装置采集待加工件图像，通过图像处理模块把对待加工件生成的坐标组A2传送给控制系统，控制系统根据待加工件与标准件A2与A1的对比结果，计算出待加工件的位置，发出修正信号，通过控制模块控制X轴镜片和Y轴镜片摆动的反射角度，保证加工内容在待加工件上的位置与在标准件上的位置一致；

S6、激光从激光入射孔照射到X轴镜片上，通过X轴镜片反射到Y轴镜片，再经Y轴镜片反射向激光出口，由聚焦镜聚焦后，照射到待加工件上，进行加工。